Summary

Isolamento di cellule dendritiche mieloidi e cellule epiteliali di timo umano

Published: September 19, 2013
doi:

Summary

Dettagli Questo protocollo un metodo per isolare le cellule presentanti l'antigene da timo umano attraverso diverse fasi di digestione enzimatica del tessuto seguita dalla densità centrifugazione della sospensione di cellule singole e smistamento finalmente magnetico e / o FACS delle popolazioni cellulari di interesse.

Abstract

In questo protocollo forniamo un metodo per isolare le cellule dendritiche (DC) e cellule epiteliali (TEC) dal timo umano. DC e TEC sono i principali cellule presentanti l'antigene (APC) tipi trovato in un timo normale ed è ben stabilito che essi svolgono ruoli distinti durante la selezione del timo. Queste cellule sono localizzate in microambienti distinti nel timo e ogni tipo APC rappresenta soltanto una frazione minore di cellule. Per capire meglio la biologia di questi tipi cellulari, caratterizzazione di queste popolazioni cellulari è altamente auspicabile, ma a causa della loro bassa frequenza, l'isolamento di uno qualsiasi di questi tipi cellulari richiede una procedura efficiente e riproducibile. Dettagli Questo protocollo un metodo per ottenere cellule adatte per la caratterizzazione di diverse proprietà cellulari. Tessuto timico è interrotta meccanicamente e dopo diverse fasi di digestione enzimatica, la sospensione cellulare risultante è arricchito con un passo centrifugazione densità Percoll. Per l'isolamento di DC mieloidi (CD11c <sup> +), le cellule della frazione a bassa densità (LDF) sono immunoselected da cell sorting magnetico. Arricchimento delle popolazioni TEC (MTEC, CTEC) si ottiene l'esaurimento delle emopoietiche (CD45 hi), le cellule dalla frazione di cellule Percoll a bassa densità che consente loro successivo isolamento tramite fluorescenza delle cellule attivate (FACS) utilizzando marcatori cellulari specifici. Le cellule isolate possono essere utilizzati per diverse applicazioni a valle.

Introduction

Il timo è l'organo in cui avviene lo sviluppo delle cellule T. La sua dimensione relativa e assoluta diminuisce con l'età, quando viene successivamente sostituito da grasso, anche se l'attività del timo può ancora essere rilevata in età avanzata. La sua importanza per la risposta immunitaria è stata dimostrata nei primi anni del 1960 1.

Il repertorio di cellule T è sagomata attraverso l'interazione di recettori delle cellule T con complessi peptide-MHC su diversi tipi di timica APC, che forniscono sopravvivenza o morte spunti per sviluppare cellule T, risultando in un repertorio di cellule T e funzionale gran parte auto-tolerant 2.

Circa il 98% delle cellule nel timo umano stanno sviluppando cellule T denominate timociti. Il restante 2% è costituito da un certo numero di diversi tipi di cellule, tra cui una varietà di TEC (corticale, midollare, sottocapsulare), mieloidi e DC plasmacitoidi (MDC, PDC), macrofagi, cellule B, cellule T a ricircolo maturi, granulociti, fibroblasts, cellule endoteliali e cellule epiteliali molto rare attraverso una espressione fenotipo simile a quello di cellule di altri tessuti come i muscoli, neuroni e epitelio respiratorio (Figura 1). Di questi, TEC e DC sono i principali tipi APC trovato in un timo normale. Negli ultimi anni, la purificazione di questi tipi di APC per la cultura e profiling molecolare ha guadagnato sempre più interesse. A causa della loro bassa frequenza, l'isolamento di uno qualsiasi di questi tipi di cellule per l'analisi dettagliata richiede una procedura efficiente, riproducibile e conveniente. Il metodo qui presentato è una modifica da studi pubblicati in precedenza 3,4.

Come con qualsiasi altro tessuto, estrazione cella dal timo può essere ottenuto enzimaticamente disaggregando cellula-cellula e reti di interazione cellula-matrice, in modo da ottenere una sospensione di cellule singole. Ci sono alcuni parametri come la buona efficienza di dissociazione, il rendimento delle cellule, vitalità cellulare e la conservazione delle cellule smarcatori urface che sono cruciali e devono essere ottimizzati per l'isolamento di successo di queste popolazioni di cellule rare.

In questo protocollo, isolamento di DC e sottoinsiemi TEC viene eseguita facendo una cella singola sospensione del tessuto tramite rottura meccanica e digestione enzimatica. Usiamo Collagenase A da Clostridium histolyticum, che ha un rapporto equilibrato di diverse attività enzimatiche, per abbattere il collagene nativo che tiene il tessuto insieme. DNasi I è incluso nella soluzione enzimatica di ridurre l'aggregazione delle cellule a causa di DNA libero da cellule morte (timociti sono molto sensibili). Forniamo anche un approccio alternativo al tipico tessuto digestione enzimatica comporta il trattamento dei tessuti meccanica ed enzimatica assistito da un dissociatore tessuto. La sospensione singola cella viene quindi sottoposto ad una singola densità centrifugazione Percoll per l'arricchimento della frazione a bassa densità (LDF) di cellule. Da questa frazione di cellule, DC può essere isolato mediante colorazione fo marcatori DC-superficie (cioè CD11c +) e usando la separazione magnetica o cella fluorescenza-attivato (FACS). A differenza delle cellule linfoidi comprendenti la stragrande maggioranza delle cellule nel timo, TEC non esprimono CD45 ad alti livelli, ma sono positivi per l'adesione delle cellule epiteliali molecola EpCAM. CTEC può essere distinto dal TEC midollare mediante l'espressione di un antigene ancora indefinito riconosciuto dalla CDR-2 (corticale dendritico reticolociti-2) anticorpo 4,5 e espressione EpCAM leggermente inferiore. Il differenziale co-espressione di EpCAM e CDR2 permette l'isolamento efficiente di questi sottoinsiemi TEC via cellulare ad alta velocità smistamento 6.

Il protocollo qui presentato è ottimizzato per tessuto timico umano. La durata della procedura dipende dalla quantità di tessuto e la capacità dello sperimentatore così come la velocità del cell sorter, se viene utilizzato FACS ordinamento. Normalmente, il protocollo per l'isolamento di CC può essere completato entro 5-6 Hr e per l'isolamento di TCE in 8-10 ore. L'isolamento della DC e sottoinsiemi TEC dal tessuto timico è momento delicato. Il più veloce la procedura di isolamento, migliore la condizione delle cellule. Infine, le cellule isolate possono essere utilizzati per ulteriori indagini come studi comparativi di mRNA e l'espressione della proteina, esperimenti di PCR, isolamento delle proteine, profiling molecolare (cioè transcriptomics, analisi micro RNA) e coltura cellulare 6.

Dichiarazione Etica

Al fine di poter lavorare con il tessuto del timo umano il ricercatore deve ottenere l'approvazione del comitato etico locale o autorità responsabili, nonché un consenso informato scritto del donatore (o di solito i suoi genitori, poiché il tessuto è di solito ottenuto da minorenni bambini). Inoltre, tutti i tessuti umani devono essere trattati come dovrebbero essere adottate misure potenzialmente infettivi ed appropriate, come ad esempio lavorare con i guanti, ecc.

Protocol

1. Preparazione di strumenti, enzimatici Solutions, e tamponi Effettuare le seguenti operazioni di preparazione prima di iniziare la procedura. Strumenti Pulito, asciutto e sterilizzare in autoclave i seguenti strumenti e li mantiene in confezione sterile fino al momento dell'uso. Piccole forbici affilate punte né curve o diritte per tagliare il tessuto del timo. Piccole pinze curve con punte zigrinate per la manipolazione del tessuto. 50 ml Oak Ridg…

Representative Results

Come materiale di partenza in questo protocollo usiamo tessuto del timo rimosso dalla portata dei bambini sottoposti a chirurgia cardiovascolare correttiva (Dipartimento di Chirurgia Toracica e Cardiovascolare, Clinica universitaria di Tubinga) ottenuti dopo consenso informato e secondo le linee guida istituzionali. Questo materiale di scarto può variare notevolmente di dimensioni 2-30 grammi. Il numero di MDC e sottoinsiemi TEC (CTEC e Mtec) che si ottengono dipende dalla dimensione e l'età del campione di tessut…

Discussion

Il protocollo qui descritto è una modifica del protocollo pubblicato da Gotter et al 4. Fasi critiche nel protocollo sono la condizione e la preparazione iniziale del tessuto e la separazione densità Percoll. Si consiglia vivamente di trattare il tessuto il più presto possibile dopo la raccolta. È importante lavorare velocemente ma accuratamente durante la pulizia e il taglio del tessuto. Durante il lavaggio timociti descritto al punto 2.3, è fondamentale trovare il giusto equilibrio quando si a…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Siamo grati ai chirurghi del Dipartimento di Chirurgia Toracica e Cardiovascolare, Clinica universitaria di Tubinga per averci fornito i campioni di timo e Bruno Kyewski (DKFZ, Heidelberg, Germania) per fornire l'anticorpo CDR2. Vorremmo anche ringraziare Hans-Jörg Bühring e Sabrina Grimm dalla struttura di smistamento (Università di Tubinga). Questo lavoro è stato supportato dal SFB 685 e la Fondazione Hertie.

Materials

Reagents and Materials
RPMI 1640 PAA E15-842
Dulbecco's PBS PAA H15-002
Fetal Bovine Serum-Gold PAA A15-151
Bovine Serum Albumin PAA K41-001
Collagenase A Roche 10 103 586 001
DNase I, grade II bovine pancreatic Roche 10 104 159 001
Trypsin-EDTA 10x in PBS PAA L11-001 stock conc. 20 mg/ml
Alexa Fluor 488 Protein Labelling kit Molecular Probes A-10235
anti-human CDR2 (purified) Bruno Kyewski, DKFZ- Heidelberg, Germany labeled with Alexa Fluor 488
anti-human CD45 (Pacific Blue) Biolegend 304022
anti-human EpCAM (APC) Miltenyi Biotec 130-091-254
anti-human CD11c (PE) Miltenyi Biotec 130-092-411
anti-PE Microbeads Miltenyi Biotec 130-048-801
anti-CD45 Microbeads, human Miltenyi Biotec 130-045-801
LS columns Miltenyi Biotec 130-042-401
gentleMACS C Tubes Miltenyi Biotec 130-093-237 for tissue dissociator
Percoll (density 1.130 g/ml) GE Healthcare, Life Sciences 17-0891-01
Sterile distilled Water (DNAse/ RNAse free) GIBCO 10977-035
Gamunex 10% Tajecris-Biotherapeutics G120052 1:10 pre-dilution, use 20 μl/1 x 106cells
0.22 μm filter Millex GS SLGS033SS Syringe driven
Stericup filter unit Millipore SCGPU05RE Pump driven
50 ml PC oak ridge centrifuge tubes Nalgene 3118-0050 50 ml
50 ml PP conical tubes Becton Dickinson 352070
12 mm x 75 mm 5 ml test tubes Becton Dickinson 352058 FACS stainings
Cell strainer 70 μm Becton Dickinson 352350
INSTRUMENTS
Flow Cytometer-Sorter (BD FACSAriaTMIIu) Becton Dickinson
Sorvall Evolution R6 (rotor) Kendro
Rotator REAX 2 Heidolph
gentleMACS Dissociator Miltenyi Biotec 130-093 235 tissue dissociator

References

  1. Miller, J. F. A. P. The discovery of thymus function and of thymus-derived lymphocytes. Immunological Reviews. 185, 7-14 (2002).
  2. Klein, L., Hinterberger, M., Wirnsberger, G., Kyewski, B. Antigen presentation in the thymus for positive selection and central tolerance induction. Nat Rev Immunol. 9, 833-844 (2009).
  3. Vandenabeele, S., Hochrein, H., Mavaddat, N., Winkel, K., Shortman, K. Human thymus contains 2 distinct dendritic cell populations. Blood. 97, 1733-1741 (2001).
  4. Gotter, J., Brors, B., Hergenhahn, M., Kyewski, B. Medullary Epithelial Cells of the Human Thymus Express a Highly Diverse Selection of Tissue-specific Genes Colocalized in Chromosomal Clusters. The Journal of Experimental Medicine. 199, 155-166 (2004).
  5. Rouse, R. V., Bolin, L. M., Bender, J. R., Kyewski, B. A. Monoclonal antibodies reactive with subsets of mouse and human thymic epithelial cells. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 36, 1511-1517 (1988).
  6. Stoeckle, C., et al. Cathepsin S dominates autoantigen processing in human thymic dendritic cells. Journal of Autoimmunity. 38, 332-343 (2012).
  7. Woods Ignatoski, K. M., Bingham, E. L., Frome, L. K., Doherty, G. M. Directed trans-differentiation of thymus cells into parathyroid-like cells without genetic manipulation. Tissue Eng Part C Methods. 17, 1051-1059 (2011).
  8. Williams, K. M., et al. Single Cell Analysis of Complex Thymus Stromal Cell Populations: Rapid Thymic Epithelia Preparation Characterizes Radiation Injury. Clinical and Translational Science. 2, 279-285 (2009).
  9. Bendriss-Vermare, N., et al. Human thymus contains IFN-α-producing CD11c-, myeloid CD11c+, and mature interdigitating dendritic cells. The Journal of Clinical Investigation. 107, 835-844 (2001).
  10. Schmitt, N., et al. Ex vivo characterization of human thymic dendritic cell subsets. Immunobiology. 212, 167-177 (2007).
  11. Dzionek, A., et al. BDCA-4: Three Markers for Distinct Subsets of Dendritic Cells in Human Peripheral Blood. The Journal of Immunology. 165, 6037-6046 (2000).
  12. Wu, L., Shortman, K. Heterogeneity of thymic dendritic cells. Seminars in Immunology. 17, 304-312 (2005).
  13. Seach, N., Wong, K., Hammett, M., Boyd, R. L., Chidgey, A. P. Purified enzymes improve isolation and characterization of the adult thymic epithelium. Journal of Immunological Methods. 385, 23-34 (2012).
  14. Adamopoulou, E., Tenzer, S., Hillen, N., Klug, P., Rota, I. A., Tietz, S., Gebhardt, M., Stevanovic, S., Schild, H., et al. Exploring the MHC-peptide matrix of central tolerance in the human thymus. Nature Communications. , (2013).

Play Video

Cite This Article
Stoeckle, C., Rota, I. A., Tolosa, E., Haller, C., Melms, A., Adamopoulou, E. Isolation of Myeloid Dendritic Cells and Epithelial Cells from Human Thymus. J. Vis. Exp. (79), e50951, doi:10.3791/50951 (2013).

View Video