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Immunology and Infection

Surexpression rétrovirale de CXCR4 sur les cellules murine B-1a et transfert adoptif pour la migration ciblée de cellules B-1a à la moelle osseuse et à la production d’IgM

doi: 10.3791/61003 Published: May 31, 2020

Summary

Ici, nous décrivons une méthode pour la surexpression rétrovirale et le transfert adoptif des cellules murines B-1a pour examiner in vivo la migration et la localisation de cellules de B-1a. Ce protocole peut être étendu pour divers essais fonctionnels en aval, y compris la quantification de la localisation de cellules B-1a du donneur ou l’analyse des facteurs sécrétés dérivés de cellules de donneurs après le transfert d’adoption.

Abstract

Comme la fonction cellulaire est influencée par des facteurs spécifiques à la niche dans le microenvironnement cellulaire, les méthodes pour disséquer la localisation cellulaire et la migration peuvent fournir un aperçu plus approfondi de la fonction cellulaire. Les cellules B-1a sont un sous-ensemble unique de cellules B chez la souris qui produisent des anticorps IgM naturels protecteurs contre les épitopes spécifiques à l’oxydation qui surviennent pendant la santé et la maladie. La production d’IgM à cellules B-1a diffère selon l’emplacement de la cellule B-1a, et il devient donc utile d’un point de vue thérapeutique de cibler la localisation B-1a à des niches soutenant la production élevée d’anticorps. Ici, nous décrivons une méthode pour cibler la migration de cellules B-1a à la moelle osseuse par surexpression rétrovirale-négociée du récepteur de chimiokine de motif de C-X-C 4 (CXCR4). L’induction génétique dans les cellules B murines primaires peut être difficile et donne généralement de faibles efficacités transfection de 10-20% selon la technique. Ici, nous démontrons que la transduction rétrovirale des cellules B-1a murines primaires entraîne une efficacité de transduction de 30-40%. Cette méthode utilise le transfert cellulaire adoptif des cellules transitoires B-1a dans les souris bénéficiaires déficientes en cellules B afin que la migration et la localisation des cellules B-1a du donneur puissent être visualisées. Ce protocole peut être modifié pour d’autres constructions rétrovirales et peut être utilisé dans divers essais fonctionnels post-transfert adoptif, y compris l’analyse de la cellule du donneur ou du phénotype et de la fonction des cellules hôtes, ou l’analyse des facteurs solubles sécrétés après le transfert cellulaire B-1a. L’utilisation d’allotypes distincts de donneurs et de receveurs différenciés par l’allotype CD45.1 et CD45.2 et la présence d’un journaliste de GFP dans le plasmide rétroviral pourrait également permettre la détection des cellules de donneur dans d’autres modèles murins immunosuffants contenant des populations endogènes de cellules B.

Introduction

Des études récentes ont démontré des cellules immunitaires considérables, et plus particulièrement la cellule B, l’hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle selon la localisation cellulaire1,2,3,4,5. Les cellules B-1a sont l’une de ces populations avec la capacité hétérogène de produire des anticorps protecteurs d’IgM ; Les cellules de moelle osseuse B-1a sécrètent IgM de façon constitutive et contribuent de manière significative aux tituses plasmatiques IgM6, tandis que les cellules peritonéal B-1a ont la sécrétion IgM de bas niveau à l’homéostasie et peuvent plutôt être activées par le récepteur inné de type péage (TLR) ou la signalisation cytokine-négociée pour proliférer rapidement, migrer, et sécrétion IgM7,8, 9,9109. Les anticorps IgM à cellules B-1a reconnaissent les épitopes spécifiques à l’oxydation (OSE) qui sont présents sur les agents pathogènes, les cellules apoptotiques et le LDL oxydé, et la liaison IgM à l’OSE peut prévenir la signalisation inflammatoire en aval dans des maladies comme l’athérosclérose11. Par conséquent, les stratégies visant à augmenter la production d’IgM par l’augmentation de la migration péritonéale de cellules B-1a vers des sites comme la moelle osseuse peuvent être thérapeutiquement utiles. Cependant, il est important que de telles stratégies soient ciblées et spécifiques de type cellulaire, car les effets hors cible peuvent avoir un impact négatif sur la fonction ou la santé immunitaires.

Ici, nous décrivons une méthode de surexpression ciblée et à long terme de CXCR4 dans les cellules B-1a murines primaires et le transfert adoptif subséquent pour visualiser la migration cellulaire et la production fonctionnelle d’anticorps IgM (figure 1). La manipulation génétique des cellules B primaires est limitée par une faible efficacité transfection par rapport à la transfection des lignées cellulaires transformées. Cependant, comme les lignées cellulaires transformées peuvent s’écarter considérablement des cellules primaires12,13, l’utilisation de cellules primaires est susceptible de fournir des résultats qui s’alignent plus étroitement à la physiologie normale. Plusieurs techniques ont été décrites pour le transfert de gènes dans les cellules B murines primaires, y compris la transduction rétrovirale, la transduction adénovirale, la lipofection, ou la transfection basée sur l’électroporation, qui ont des niveaux variables d’efficacité, d’éphémère, et d’impact sur la santé cellulaire13,14,15. La méthode suivante a utilisé la transduction rétrovirale car elle a donné une efficacité adéquate de transfert de gène de 'gt;30% tout en ayant un impact minimal sur la viabilité cellulaire. Le rétrovirus CXCR4-exprimant a été généré à l’aide de la protéine fluorescente ribosomal-verte de la construction rétrovirale décrite précédemment par le virus des cellules souches murines (MSCV-IRES-GFP; MigR1)16, dans lequel la souris CXCR4 gène a été sous-cloné4. Les particules rétrovirales MigR1 (control(Ctl)-GFP) et CXCR4-GFP ont été générées à l’aide de la transfection de phosphate de calcium telle qu’elle a été décrite dans les protocoles4,14précédemment publiés.

Les cellules de B-1a transdurées avec succès ont ensuite été transférées par voie intraveineuse dansrag1-/- souris lymphocytes-déficientes. Les souris de donneur et de destinataire ont en outre contenu le knock-out du gène E (ApoE) d’apolipoprotein, qui a comme conséquence l’accumulation et l’athérosclérose accrues d’OSE, fournissant ainsi un modèle pour l’activation in vivo de cellules B-1 et la production d’IgM. En outre, les souris de donneur et de destinataire différaient dans l’allotype de CD45 ; Les cellules B-1 du donneur provenaient de CD45.1MD ApoE-/- des souris et ont été transférées dans Rag1-/- CD45.2 ApoE-/- receveurs. Ceci a permis la différenciation du CD45.1 de donneur des cellules CD45.2 B destinataire après le transfert sans avoir besoin de tache en outre pour des marqueurs de cellules B pendant l’analyse de cytométrie d’écoulement. Les résultats fournis ici démontrent que la surexpression ciblée de CXCR4 sur les cellules de B-1a associe à la capacité accrue des cellules de B-1a de migrer vers la moelle osseuse, qui associe à l’augmentation de l’anti-OSE IgM plasmatique. Nous fournissons en outre une méthode pour l’enrichissement des cellules péritonéales B-1 par la sélection négative et démontrons l’exigence de l’activation de cellules B-1 pour la transduction efficace. Cette méthode peut être adaptée à d’autres constructions rétrovirales pour étudier l’effet de la surexpression des protéines sur la migration, le phénotype ou la fonction des cellules B-1a. En outre, l’utilisation de CD45.1 contre la distinction d’allotype de CD45.2 pourrait théoriquement permettre le transfert dans d’autres modèles murins immuno-suffisants contenant des cellules B endogènes.

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Protocol

Tous les protocoles pour animaux ont été approuvés par le Comité de soins et d’utilisation des animaux de l’Université de Virginie.

1. Séparation magnétique et enrichissement des cellules péritonéales B-1

  1. Euthanasiez une souris de 12 à 14 semaines, mâle,+CD45.1 -ApoE-/- souris utilisant le CO2.
  2. Faire une coupe superficielle dans l’abdomen à l’aide de ciseaux chirurgicaux droits et éplucher la peau à l’aide de ciseaux incurvés pour exposer la paroi péritonéale. Rincer la cavité péritonéale avec 10 ml de milieu RPMI-1640 de 10 ml à l’aide d’une seringue de 10 ml et d’une aiguille de 25 G. Secouez la souris pour désengager les cellules en saisissant la queue et en déplaçant la souris d’un côté à l’autre à fond pendant 15 à 20 s.
    REMARQUE : Le massage du péritoine lavé peut également maximiser la récupération cellulaire.
  3. Recueillir du liquide péritonéal à l’aide d’une seringue de 10 ml et d’une aiguille de 25 G en traçant du liquide sur le côté inférieur droit du péritoine juste au-dessus du niveau de la hanche, près des intestins. Évitez de perturber les dépôts de graisse épidydimal et les organes sous-jacents. Évitez de tirer du liquide du côté gauche de la souris car la graisse omentale peut facilement être entraînée dans la seringue.
  4. Une fois que 6 à 7 ml de liquide sont collectés, distribuez-les dans un tube conique de 50 ml placé sur la glace. Ensuite, élever la souris verticalement en tenant la paroi péritonéale au-dessus du diaphragme à l’aide de forceps de sorte que tout fluide restant reste au fond de la cavité péritonéale. Faire une petite coupure dans la paroi péritonéale à l’aide de ciseaux chirurgicaux au-dessus du foie (assurez-vous de ne pas couper le foie) et de recueillir tout liquide péritonéal restant à l’aide d’un tuyauterie en verre et une ampoule.
  5. Piscine des cellules de lavage péritonéales de tous les CD45.1-/- souris (n 15-20) en tubes coniques de 50 ml, et stocker sur la glace.+
    REMARQUE : Pour calculer le nombre de souris nécessaires : les cellules B-1a représentent 5 à 10 % de la population péritonéale totale et produisent environ 2,5 à 5 x 10cellules B-1a par souris dans les mains des auteurs. L’efficacité de la transduction est de 30 à 40 %, comme indiqué ci-dessous.
  6. Comptez les cellules vivantes à l’aide d’un colorant de viabilité comme le bleu trypan et un hémocytomètre (diluer les échantillons 1:5 en bleu trypan et charger 10 l dans la chambre de l’hémocytomètre). Cellules de piscine jusqu’à 1 x 108 cellules par tube. Cellules de centrifugeuse à 400 x g pendant 5 min à 4 oC, puis supernatant d’aspiration.
  7. Resuspendez jusqu’à 1 x10 8 cellules dans 1 ml d’anticorps anti-CD16/CD32 (Tableau des matériaux) dilué 1:50 dans tampon d’essai (1x phosphate tamponné saline [PBS], 0,5% album de sérumine bovine [BSA], 2 mM EDTA) afin de bloquer les récepteurs Fc. Échelle au besoin en fonction du nombre de cellules. Incuber sur la glace pendant 10 min à 4 oC.
  8. Préparer un mélange principal 2x des anticorps biotinylés(tableau 1) dans un tampon d’essai pour l’épuisement. Le mélange de maître 2x explique le volume du liquide dans lequel les cellules sont déjà en incuber avec l’anti-CD16/CD32. Par exemple, si les cellules couvent dans 500 L d’anti-CD16/CD32 dilués, puis ajouter 500 L de 2x master mix contenant 10 L d’anticorps biotinylés Ter119, Gr-1, CD23 et NK1.1, et 25 L d’anticorps F4/80 biotinylés pour atteindre les concentrations finales données dans le tableau 1. Ajouter le mélange principal 2x aux cellules et tacher pendant 20 min à 4 oC.
  9. Laver les cellules avec 5 ml de tampon d’essai et de centrifugeuse à 400 x g pendant 5 min à 4 oC et supernatant aspiré.
  10. Les cellules de résuspendance et d’incubation avec des microbilles anti-biotine(tableau des matériaux) diluées dans le tampon d’analyse selon la concentration et le protocole recommandés par le fabricant.
  11. Laver avec 5 ml de tampon d’essai et de centrifugeuse à 400 x g pendant 5 min à 4 oC. Aspirez le supernatant et la résuspendance jusqu’à 1 x10 8 cellules dans 500 l de tampon d’essai.
  12. Colonnes de sélection magnétique principale(Tableau des matériaux) avec 3 ml de tampon d’essai. Transférer les cellules sur des colonnes de sélection magnétique apprêtée et recueillir l’eluent contenant des cellules B-1 enrichies dans un tube conique de 15 ml sur glace. Laver la colonne de sélection magnétique avec tampon d’analyse supplémentaire jusqu’à ce que le volume global recueilli est de 10 ml.
    REMARQUE : Un aliquot des fractions cellulaires pré-purifiées et post-purifiées devrait être analysé séparément par cytométrie de débit pour l’efficacité de purification en colorant pour les cellules CD19 B, les macrophages F480 et les lymphocytes T CD5MD comme le montre la figure 2.
  13. Comptez la fraction cellulaire post-purifiée (l’eluent contenant des cellules B-1 enrichies) en comptant les cellules vivantes comme à l’étape 1.6, et résout à 1 x 106 cellules/mL dans le milieu de la culture cellulaire B (RPMI-1640, Sérum bovin foetal inactivé à la chaleur de 10 % [FBS], 10 mM HEPES, 1x acides aminés non essentiels, 1 mM pyruvate de sodium, 50 g/mL gentamicine, 55 M-mercaptoethanol).

2. Stimulation cellulaire peritonéal B-1

  1. Fractionner les cellules mises en commun pour les deux affections transduites (Ctl-GFP et CXCR4-GFP), tout en mettant de côté et en placageant au moins 10 x 106 cellules pour un contrôle non transduit.
  2. Plaque jusqu’à 150 l (150 000 cellules) par puits en plaques de fond rond de 96 puits.
  3. Ajoutez 100 nM TLR9 agoniste ODN1668 à tous les puits pour stimuler la prolifération cellulaire.
  4. Incuber pour 16-18 h à 37 oC, 5% de CO2.

3. Transduction rétrovirale des cellules péritonéales B

  1. Générer des particules rétrovirales Ctl-GFP (MigR1) et CXCR4-GFP à l’aide de la transfection de phosphate de calcium telle que décrite dans les protocoles14précédemment publiés.
    REMARQUE : Cela prendra plusieurs jours, alors préparez et iterez les stocks rétroviraux et entreposez les aliquots à -80 oC avant de commencer ce protocole.
  2. Dégel des stocks de rétrovirus sur la glace. Utilisez immédiatement et ne régelez pas que le virus titer diminue considérablement pendant les cycles de gel-dégel. Ajouter les supernatants rétroviraux Ctl-GFP ou CXCR4-GFP à 20:1 multiplicité d’infection (MOI) aux cellules, en présence de polybrene de 8 g/mL et de mercaptoethanol frais à 55 M de concentration finale. N’ajoutez pas de stocks viraux aux cellules mises de côté pour le contrôle non transduit.
  3. Effectuer la spinfection par plaques centrifuges à 800 x g pendant 90 minutes à température ambiante.
  4. Plaques incubate avec rétrovirus à 37 oC, 5% de CO2 pour un supplément de 3 h.
  5. Récoltez et replatez les cellules dans le milieu frais des cellules B et incuber à 37 oC, 5 % de CO2 pendant la nuit.

4. Tri cellulaire des cellules péritonéniques transduites B-1a

  1. Récoltez les cellules cultivées et la piscine en trois tubes coniques distincts de 50 ml pour chaque condition : non transductés, Ctl-GFP transduits et CXCR4-GFP transducés.
  2. Comptez les cellules vivantes comme dans l’étape 1.6, puis la centrifugeuse à 400 x g pendant 5 min à 4 oC et le supernatant aspiré.
  3. Résuspendez les cellules à 100 000 cellules/L en mémoire tampon (PBS et 1% BSA) contenant 1:50 anticorps anti-CD16/CD32(Tableau des matériaux)afin de bloquer les récepteurs Fc. Incuber sur la glace pendant 10 min à 4 oC.
  4. Cellules d’Aliquot pour des contrôles de compensation (30.000 cellules par contrôle de compensation) : pour les contrôles non souillés et les contrôles de la tache unique de l’échantillon non transduit et pour l’aliquot de contrôle des taches uniques GFP à partir d’échantillons transduits.
    REMARQUE : Les perles de compensation disponibles dans le commerce peuvent être utilisées alternativement pour des contrôles de tache simples si le nombre de cellules non transduites est faible.
  5. Préparer un mélange de maître d’anticorps 2x contenant les anticorps fluorophore-conjugués dans le tampon de tri(tableau 1). Ajoutez le mélange principal 2x aux échantillons transductés non transduits, CTL-GFP et CXCR4-GFP transductés. Ajouter des anticorps individuels aux contrôles de la tache unique. Incuber pendant 20 min à 4 oC dans l’obscurité.
    REMARQUE : Le mélange principal 2x explique le volume de liquide dans lequel les cellules sont déjà en incuber avec l’anti-CD16/CD32, comme à l’étape 1.8. Un aliquot de cellules de chaque condition peut être taché séparément pour CXCR4 pour confirmer la surexpression CXCR4.
  6. Laver les échantillons avec 1 mL de tampon de tri et filtrer à travers 70 m filtres dans des tubes de polypropylène.
  7. Centrifugeuse à 400 x g pendant 5 min à 4 oC et supernatant d’aspiration. Résuspendez des échantillons à 50 000 cellules/L en mémoire tampon.
  8. Avant le tri cellulaire, préparer des tubes de tri cellulaires activés par la fluorescence (FACS) contenant 1 ml de moyen de collecte (RPMI-1640, 20 % de FBS inactivés à la chaleur, 10 mM HEPES, 1x acides aminés non essentiels, 1 mM de pyruvate de sodium, 50 g/mL gentamicine, 55 m-mercaptoethanol) pour chaque population à trier.
  9. Avant d’exécuter des échantillons sur le trieur cellulaire ajouter 2x DAPI (préparé comme 1:5000 dilution dans le tampon de tri) pour la discrimination des cellules mortes.
  10. Trier les cellules GFP B-1a dans des tubes FACS contenant des cellules de collecte moyennes comme DAPI- CD19- GFP- B220mi-lo CD23- IgMET CD5- cellules des échantillons CTL-GFP et CXCR4-GFP. Utilisez l’échantillon non transduit pour définir la porte GFP ET trier les cellules B-1a non transduites deCD19 + - B220mi-lo - IgMet CD5.+
    REMARQUE : Alternativement, les cellules non transduites peuvent également être triées à partir des échantillons CTL-GFP et CXCR4-GFP en gifiant séparément les cellules B-1a dans la fraction GFP. Les cellules B-1b transduites ou non transduites peuvent également être triées à l’aide de cette stratégie de tri sous le titre DAPI- CD19- GFP-/- B220mid-lo CD23- IgM- CD5- cells.

5. Transfert d’adoption

  1. Après le tri cellulaire, les cellules de centrifugeuses à 400 x g pendant 5 min à 4 oC et le supernatant aspiré avec soin.
  2. Resuspendent les cellules dans le PBS stérile froid 1x à 1.000 cellules/L.
  3. Anesthésiez les souris mâles Rag1-/- ApoE-/- souris utilisant l’isoflurane et injectent 100 l (100 000 cellules) par souris par injection intraveineuse rétro-orbitale ou veine de queue à l’aide d’une seringue à insuline ultra-fine. Injectez quelques souris avec 1x PBS comme un contrôle.

6. Quantification des cellules de donneur et de plasma IgM

  1. Au moment souhaité du transfert post-adoptif, analyser les cellules transférées chez les souris receveures par la moelle osseuse et la récolte de tissu de rate4 et la cytométrie d’écoulement. Quantifier la localisation des cellules de donneurs et la surexpression de CXCR4 en colorant pour CD45.1, CD45.2, et CXCR4 et analyser les résultats de cytométrie de flux à l’aide d’un logiciel tel que Flowjo.
    REMARQUE : Voir le tableau 1 pour les anticorps utilisés dans cette étape. Assurez-vous de ne pas utiliser un anticorps conjugué que les fluoresces dans le canal FITC comme GFP seront présents sur les cellules de donneur transduction.
  2. Isoler le plasma en ajoutant 10 ll de 0,5 M EDTA au sang entier recueilli par perforation cardiaque au moment du sacrifice des animaux. Centrifuge du sang entier à 7.000 x g et plasma d’aliquot dans des tubes séparés de centrifugeuse de 1,5 mL. Conserver à -80 oC jusqu’à l’analyse des facteurs sécrétés tels que IgM par ELISA4.

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Representative Results

Un aperçu du protocole est donné à la figure 1. La figure 2 affiche l’enrichissement des cellules péritonéales B-1a après épuisement magnétique d’autres types de cellules péritonéales. Les cellules de singlet vivantes dans la fraction post-épuisement ont une plus grande proportion de cellules CD19 B par rapport auxmacrophages F4/80, n’ont pas de CD5salut CD19- cellules T, et contiennent une fréquence accrue de cellules CD19et CD5 mi-1a par rapport à la fraction de pré-épuisement.mid La figure 3 montre l’exigence d’activation cellulaire B pour une transduction rétrovirale réussie de cellules B et une augmentation dépendante de la dose de la fréquence des sous-ensembles cellulaires GFPMD B transduits avec l’augmentation du virus MOI utilisant le rétrovirus Ctl-GFP. Le tableau 2 affiche une efficacité accrue de transduction à l’aide de 96 plaques rondes bien comparées à des plaques de 24 puits ou 6 puits. La figure 4 affiche une surexpression réussie de CXCR4 (-gt;40%) sur les cellules B-1 et l’augmentation de la migration cellulaire B-1 vers CXCL12 in vitro après transduction avec le rétrovirus CXCR4-GFP, sans impact significatif sur la viabilité des cellules B. La figure 5 affiche la stratégie de gating pour le tri des cellules CD23 CD23 EN direct, singlet, CD19MDMDMDMDMD CD5MD B-1a provenant soit d’une condition non transduite (GFP-), soit des deux affections transduites (GFPMD). Notez que les cellules CD23 B-2 ne sont pas présentes dans ces échantillons en raison de l’épuisement magnétique antérieur. Les cellules CD23 CD23- IgMMD CD5- B-1b transduites en direct, à singlet, CD19MD peuvent également être triées à l’aide de cette stratégie de gating. La figure 6 présente des cellules de donneurs CD45.1MD transférées et une surexpression soutenue de CXCR4 sur les cellules de donneurs récupérées de la moelle osseuse et de la rate des souris bénéficiaires de CD45.2 17 semaines après le transfert de cellules. Le tableau 3 montre une association positive entre l’expression CXCR4 et la localisation des cellules du donneur à la moelle osseuse, mais pas la rate. Le tableau 4 montre une association positive entre le nombre de cellules de donneur dans la moelle osseuse et la quantité plasmatique d’IgM anti-MDA-LDL.

Figure 1
Figure 1 : Schéma de conception expérimentale pour la transduction rétrovirale et le transfert adoptif. Les cellules péritonéales isolées des souris allotypes CD45.1 sont enrichies pour les cellules B-1 par épuisement magnétique utilisant des anticorps biotinylés et des microbilles anti-biotine. Les cellules péritonéales enrichies B-1 sont activées pour stimuler la prolifération cellulaire avec L’agoniste CpG oligodeoxynucleotide de PLR9. Les cellules activées sont transductrices avec des particules rétrovirales Ctl-GFP ou CXCR4-GFP. Les cellules GFP B-1a transduites avec succès sont triées à l’aide de FACS et transférées de façon adoptive dans des souris hôtes d’allotype DE CD45.2. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Enrichissement pour les cellules péritonéales B-1. Des parcelles de cytométrie représentatives de la cytométrie des cellules péritonéales de l’enrichissement prémagnétique (en haut) et de l’enrichissement postmagnétique (en bas) pour les cellules CD19 B. Les cellules CD19MD F4/80 sont des cellules B, les cellules CD19- F4/80MD sont des macrophages, les cellulesmoyennes CD19MD CD5 sont des cellules B-1a, et les cellules de CD19- CD5salut sont des lymphocytes T. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : La transduction rétrovirale nécessite l’activation de cellules B. Les cellules B péritonéales ont été transductées avec le rétrovirus de Ctl-GFP à 5:1, 10:1, ou 25:1 MOI ou laissé non-transduced en présence ou en absence de TLR9 agoniste CpG ODN1668. La fréquence des cellules B2, B1, B-1a ou B-1b transduites avec succès a été quantifiée par cytométrie d’écoulement 18 h post-transduction. Les barres d’erreur représentent la moyenne de SEM. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Confirmation de la surexpression de CXCR4 et augmentation de la migration B-1a in vitro. Les cellules B péritonéales d’ApoE-/- les souris avec l’insuffisance cellule-spécifique de B de CXCR4 ont été isolées et transdues avec le rétrovirus de Ctl-GFP ou de CXCR4-GFP, ou cultivés sans transduction. aa) Les parcelles de flux représentatives de l’expression CXCR4 et GFP sur les cellules B-1 provenant de cellules non transduites (en haut à gauche), de Ctl-GFP transduites (en bas à gauche) ou de CXCR4-GFP transductées (en bas à droite). FMO-CXCR4 (en haut à droite) utilisé pour définir la porte positive CXCR4. b) Quantification de l’IMF de CXCR4 sur les cellules B-1 de GFPMD à partir de cellules non transduites (n - 1), Ctl-GFP transduites (n - 2), ou CXCR4-GFP transductées (n et 2) conditions. c) Fréquence des cellules B-1 non transduites (n - 1), Ctl-GFP transductées (n - 2), ou CXCR4-GFP transduites (n - 2) cellules B-1 qui ont migré vers CXCL12 en pourcentage du nombre total de cellules B-1 chargées en transwell. d) Stratégie représentative de gating pour la quantification des cellules viables au sein de la population de cellules B transduites avec succès (CD19-GFPMD). e) Fréquence des cellules B vivantes après transduction avec Ctl-GFP (n - 2) ou rétrovirus CXCR4-GFP (n - 2). Les barres d’erreur représentent la moyenne et le SEM. Ce chiffre a été modifié par rapport à notre publication précédente4. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5
Figure 5 : Stratégie de Gating pour le tri des cellules B-1a transduirees de GFPMD. Les parcelles de cytométrie de débit représentative pour le tri des cellules GFPMD ou GFP-B-1a à partir d’un échantillon non transducté (en haut), d’un échantillon transducté Ctl-GFP (au milieu) et d’un échantillon transducté CXCR4-GFP (en bas). Cellules B-1a définies comme des cellules CD23 CD23 CD23- CD5MD vivantes, simples, CD19MD. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 6
Figure 6 : Quantification des cellules de donneur transférées. Parcelles de cytométrie de flux représentatif affichant des cellules CD45.1MD CD45.2- cellules de donneurs d’un contrôle de PBS (en haut), un receveur de cellules Ctl-GFPMD B-1a (milieu), et un récepteur de cellules B-1a CXCR4-GFPMD (en bas), et une analyse subséquente de l’expression CXCR4 sur les cellules de donneur dans la moelle osseuse(a), ou la pléade(b). Quantification de l’expression CXCR4 (intensité moyenne de fluorescence, MFI) sur les cellules des donneurs de moelle osseuse (c) ou de rate (d). Quantification du nombre de cellules donneuses récupérées dans la moelle osseuse (e) ou la rate (f) des receveurs. Le test Mann-Whitney de 0,05 ou de p’lt; 0,01 par Mann-Whitney. Les barres d’erreur représentent la moyenne et le SEM. Ce chiffre a été modifié par rapport à notre publication précédente4. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Étape du protocole Anticorps Concentration finale
Étape 1.8 Biotine Ter119 1 ll par 100 'L volume final
Biotine CD3e 1 ll par 100 'L volume final
Biotine Gr-1 1 ll par 100 'L volume final
Biotine CD23 1 ll par 100 'L volume final
Biotine NK1.1 1 ll par 100 'L volume final
Biotine F4/80 2,5 L par volume final de 100 l
Anticorps Concentration finale
Étape 4.5 CD5 PE 1 ll par 100 'L volume final
IgM PECF594 1 ll par 100 'L volume final
CD23 PECy7 1 ll par 100 'L volume final
B220 APC 1 ll par 100 'L volume final
CD19 APCef780 1 ll par 100 'L volume final
Anticorps Concentration finale
Étape 6.1 CD45.1 PerCP Cy5.5 1 ll par 100 'L volume final
CD45.2 BV421 1 ll par 100 'L volume final
CXCR4 APC 2,5 L par volume final de 100 l

Tableau 1 : Les anticorps et leurs concentrations finales utilisées dans le protocole.

Condition %GFP de la population totale %GFPMD de cellules CD19 B
Plaque ronde de 96 puits 30.9% 52.7%
Plaque de 24 puits 8.4% 21.2%
Plaque de 6 puits 16.2% 27.3%

Tableau 2 : Optimisation des plaques. Fréquence des cellules totales totales de GFPMD transduites avec succès ou des cellules B CD19MD GFPMD après transduction de cellules B-1 péritonéales enrichies de 6 x 106 dans une plaque de fond rond de 96 puits (40 puits à 150 000 cellules par puits), une plaque de 24 puits (6 puits à 1 x 106 cellules par puits), ou une plaque de 6 puits (3 puits à 2 x 106 cellules par puits) à un 20:1 MOI avec rétrovirus Ctl-GFP.

Variable MFI de CXCR4 sur les cellules B-1a donneur
r-valeur p-valeur
- des cellules B-1a du donneur dans la moelle osseuse 0.71 *0.014
- des cellules B-1a du donneur dans la rate 0.43 0.18

Tableau 3 : Association entre l’expression CXCR4 sur les cellules de donneur et la localisation des cellules de donneur. L’intensité moyenne de fluorescence (IMF) de CXCR4 sur les cellules B-1a de donneur corrélée avec le nombre de cellules B-1a de donneur dans la moelle ou la rate de Rag1-/- ApoE-/- souris bénéficiaires 17 semaines après le transfert adoptif. Données présentées sous forme de coefficient de corrélation (r) et d’importance statistique (p). Ce tableau a été modifié par rapport à notre publication précédente4.

Variable - des cellules de donneur dans la moelle osseuse
r-valeur p-valeur
Plasma anti-MDA-LDL IgM 0.67 *0.028
Plasma E06/T15 IgM 0.56 0.076
Plasma 1,3-dextran IgM 0.29 0.39

Tableau 4 : Association entre la localisation des cellules de donneur et la quantité plasmatique d’anti-OSE IgM. Le nombre de cellules B-1a donneurs dans la moelle osseuse de Rag1-/- ApoE-/- souris bénéficiaires 17 semaines après le transfert d’adoption est corrélé avec la quantité circulante d’anti-MDA-LDL IgM, E06/T15 IgM, ou anti-1,3-dextran IgM. Données présentées sous forme de coefficient de corrélation (r) et d’importance statistique (p). Ce tableau a été modifié par rapport à notre publication précédente4.

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Discussion

La méthode fournie ici permet l’administration stable et relativement efficace du gène primaire de cellules B-1a, le transfert adoptif in vivo, et l’identification et la localisation des cellules injectées. Les cellules ont pu être détectées 17 semaines après le transfert de cellules et ont conservé l’expression accrue de CXCR4. La livraison négociée par rétrovirus a donné une efficacité de transduction de 30 à 40 % des cellules B-1a murines primaires ayant un impact minimal sur la viabilité cellulaire dans nos mains(figure 4e). Ceci est en ligne avec les résultats d’une étude précédente par Moghimi et ses collègues qui ont comparé les techniques de transfert de gènes dans les cellules B murines primaires, y compris l’infection rétrovirale, l’infection adénovirale, la nucléofection, ou la lipofectamine15. Cependant, nous avons constaté que la gamme de surexpression CXCR4 variait considérablement chez les destinataires recevant des cellules B-1a transduites CXCR4-GFP(figure 6c,d). Par conséquent, nous avons utilisé l’analyse associative pour démontrer que l’expression accrue de CXCR4 était corrélée à l’augmentation de la migration B-1a et à la localisation de la moelle osseuse, qui s’est associée à une augmentation de l’IgM plasmatique(tableau 3 et tableau 4).

Les limites de cette méthode comprennent le grand nombre de souris nécessaires pour obtenir un nombre suffisant de cellules B-1a transduites avec succès, et la variabilité de l’efficacité de transduction d’une expérience à l’autre. L’efficacité de transduction est améliorée par des titres plus élevés des stocks viraux, qui devraient être au moins 2 x 107 particules infectieuses/mL14. L’utilisation de souris plus âgées, âgées de 12 à 16 semaines, peut également améliorer le rendement péritonéal de cellules B-1, car le nombre de cellules péritonéales B-1 augmente avec l’âge17.

Il est également important de noter que la quantité d’IgM sécrétée par les cellules B-1a transduites après le transfert d’adoption était de 5 fois inférieure à la quantité sécrétée par les cellules B-1a non transduites après le transfert adoptif dans le même rag1-/- ApoE-/- modèle (données non montrées). Cela peut être dû à l’exigence de l’activation de cellules B-1 avec l’agoniste TLR9 avant la transduction rétrovirale(figure 3), qui peut limiter l’activation secondaire et la production d’IgM en réponse au transfert OSE in vivo post-adoptif. Par conséquent, pour les études qui nécessitent une production robuste d’IgM par des cellules B-1a transférées, des techniques alternatives de transfert de gènes qui ne nécessitent pas l’activation préalable de cellules B-1a, telles que la livraison de lentiviral18,19, peuvent s’avérer utiles. Alternativement, les modifications à ce protocole qui impliquent des stratégies d’activation pour induire la prolifération mais pas la différenciation de B-1a dans les cellules de sécrétion d’IgM pourraient également être suffisantes pour la transduction rétrovirale réussie sans affecter l’activation secondaire de cellules B. IL-5 est un important cytokine médiateur B-1a prolifération cellulaire et la survie, et peut être une alternative efficace à la stimulation TLR920,21.

Des études antérieures ont utilisé des cellules B spléniques isolées par des stratégies de sélection positives ou négatives à l’aide d’anticorps contre B220 (marqueur cellulaire B) ou Thy1.2 (marqueur cellulaire T)13,14. Cependant, les cellules B pléniques B B sont une population hétérogène contenant des sous-ensembles cellulaires B-1 et B-2. De plus, la fréquence des cellules B-1 dans la population totale de cellules SPléniques CD19MD B est faible (1 à 2 %). En revanche, cette méthode utilise la cavité péritonéale comme source de cellules B-1 pour la transduction, car les cellules B-1 comprennent 60 à 70 % du total des cellules CD19 B dans ce compartiment22, et utilise le CD23 comme marqueur pour épuiser les cellules péritonéales B-2. Le tri ultérieur des cellules B-1a transduites avec succès basées sur GFP, CD19, B220, CD23, IgM, et l’expression DE CD5 permet davantage le transfert d’un type de cellule plus spécifiquement défini. La stratégie d’épuisement magnétique pour enrichir les cellules péritonéales B-1 a effectivement appauvri les lymphocytes T, et réduit la fréquence de macrophage peritonéal F4/80 de 50% dans nos mains(figure 2), bien que l’optimisation et le dépannage de cette étape critique pourraient augmenter l’efficacité de transduction. Par exemple, l’utilisation d’une concentration plus élevée d’anticorps F4/80 biotiniés pour un meilleur appauvrissement de macrophage pourrait augmenter davantage l’efficacité de la transduction cellulaire B-1a, car il y aurait moins de transduction rétrovirale « hors cible » d’autres types de cellules. L’utilisation de plaques à fond rond de 96 puits pour la transduction, au lieu de plaques à fond plat de 24 puits ou 6 puits, a considérablement amélioré l’efficacité de la transduction(tableau 2),mais augmente le temps de manutention et de tuyauterie.

Dans l’ensemble, cette méthode fournit une approche utile de preuve de concept pour déterminer si la livraison ciblée de gène aux cellules B-1a peut modifier la localisation cellulaire B-1a et la production fonctionnelle d’IgM. Les applications futures de cette technique pourraient inclure la livraison ex vivo de constructions rétrovirales ciblant d’autres protéines, et le transfert adoptif pour déterminer son effet sur les processus de donneur ou de cellules hôtes in vivo, y compris la survie cellulaire, la migration, la prolifération ou la fonction. Le transfert d’adoption dans les hôtes immunocompétentifs, plutôt que les hôtes déficients en lymphocyte, serait également possible avec cette technique puisque les cellules de donneur (CD45.1 GFPMD) pourraient être différenciées des cellules hôtes (CD45.2 ' GFP-). Cibler d’autres récepteurs de chimiokine utilisant cette méthode pourrait soutenir davantage l’hypothèse selon laquelle le ciblage de la migration cellulaire B-1a vers des niches permissives de production élevée d’IgM peut effectivement augmenter les niveaux d’IgM protecteur.

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Disclosures

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgments

Ce travail a été soutenu par 1R01 HL107490, 1R01 HL136098, Projet 3 de P01 HL055798, P01 HL136275-01 (C.A. McNamara), et R01GM100776 (T.P. Bender). A. Upadhye a été soutenu par American Heart Association Boursier pré-doctoral 16PRE30300002 et 5T32AI007496-20. Nous remercions Joanne Lannigan, Mike Solga et Claude Chew de l’Université de Virginie Flow Cytometry Core pour leur excellente assistance technique.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
70 micron filter caps Falcon 352235
anti-biotin microbeads Miltenyi Biotec 130-090-485
anti-CD16/CD32, or Fc block Life Technologies MFCR00
B220 APC eBioscience 17-0452-83 Clone: RA3-6B2
Beta-mercaptoethanol Gibco 21985-023
CD19 APCef780 eBioscience 47-0193-82 Clone: eBio1D3
CD23 biotin eBioscience 13-0232-81 Clone: B3B4
CD23 PECy7 eBioscience 25-0232-82 Clone: B3B4
CD3e biotin eBioscience 13-0033-85 Clone: eBio500A2
CD45.1 ApoE-/- mice N/A N/A Bred in house
CD45.1 PerCP-Cy5.5 BD Biosciences 560580 Clone: A20
CD45.2 BV421 BD Biosciences 562895 Clone: 104
CD45.2 Rag1-/- ApoE-/- mice N/A N/A Bred in house
CD5 PE eBioscience 12-0051-83 Clone: 53-7.3
Ctl-GFP retrovirus N/A N/A Generated in house using GFP-expressing retroviral plasmid MigR1 provided by Dr. T.P. Bender
CXCR4 APC eBioscience 17-9991-82 Clone: 2B11
CXCR4-GFP retrovirus N/A N/A Generated in house by cloning mouse CXCR4 into MigR1 retroviral plasmid
F4/80 biotin Life Technologies MF48015 Clone: BM8
Flowjo Software v. 9.9.6 Treestar Inc. License required
Gentamicin Gibco 15710-064
Gr-1 biotin eBioscience 13-5931-82 Clone: RB6-8C5
heat-inactivated fetal bovine serum Gibco 16000-044
HEPES Gibco 15630-080
IgM PECF594 BD Biosciences 562565 Clone: R6-60.2
Insulin syringes BD Biosciences 329461
Isoflurane Henry Schein Animal Health 029405
Live/Dead Yellow Life Technologies L34968
LS columns Miltenyi Biotec 130-042-401
NK1.1 biotin BD Biosciences 553163 Clone: PK136
Non-essential amino acids Gibco 11140-050
ODN 1668 InvivoGen tlrl-1668
PBS Gibco 14190-144
RPMI-1640 Gibco 11875-093
Sodium pyruvate Gibco 11360-070
Ter119 biotin eBioscience 13-5921-82 Clone: Ter119

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References

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Surexpression rétrovirale de CXCR4 sur les cellules murine B-1a et transfert adoptif pour la migration ciblée de cellules B-1a à la moelle osseuse et à la production d’IgM
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Upadhye, A., Marshall, M., Garmey, J. C., Bender, T. P., McNamara, C. Retroviral Overexpression of CXCR4 on Murine B-1a Cells and Adoptive Transfer for Targeted B-1a Cell Migration to the Bone Marrow and IgM Production. J. Vis. Exp. (159), e61003, doi:10.3791/61003 (2020).More

Upadhye, A., Marshall, M., Garmey, J. C., Bender, T. P., McNamara, C. Retroviral Overexpression of CXCR4 on Murine B-1a Cells and Adoptive Transfer for Targeted B-1a Cell Migration to the Bone Marrow and IgM Production. J. Vis. Exp. (159), e61003, doi:10.3791/61003 (2020).

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