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Immunology and Infection

Superexpressão retroviral de CXCR4 em células Murine B-1a e transferência adotiva para migração de células B-1a direcionadas para a produção de medula óssea e igM

doi: 10.3791/61003 Published: May 31, 2020

Summary

Aqui descrevemos um método de superexpressão retroviral e transferência adotiva de células murine B-1a para examinar a migração e localização celular in vivo B-1a. Este protocolo pode ser estendido para diversos ensaios funcionais a jusante, incluindo quantificação da localização celular do doador B-1a ou análise de fatores secretos derivados de células doadoras pós-transferência adotiva.

Abstract

Como a função celular é influenciada por fatores específicos de nicho no microambiente celular, métodos para dissecar a localização e migração celular podem fornecer mais informações sobre a função celular. As células B-1a são um subconjunto exclusivo de células B em camundongos que produzem anticorpos IgM naturais protetores contra epítopos específicos de oxidação que surgem durante a saúde e a doença. A produção de IgM celular B-1a difere dependendo da localização celular B-1a e, portanto, torna-se útil do ponto de vista terapêutico para direcionar a localização B-1a para nichos que apoiam a alta produção de anticorpos. Aqui descrevemos um método para direcionar a migração celular B-1a para a medula óssea por superexpressão mediada retroviral do receptor de quimiocina C-X-C 4 (CXCR4). A indução genética em células murinas primárias B pode ser desafiadora e normalmente produz baixa eficiência de transfecção de 10-20%, dependendo da técnica. Aqui demonstramos que a transdução retroviral das células murinas primárias B-1a resulta em 30-40% de eficiência de transdução. Este método utiliza a transferência celular adotiva de células B-1a transduzidas em camundongos receptores deficientes de células B para que o doador B-1a a migração celular e a localização possam ser visualizadas. Este protocolo pode ser modificado para outros construtos retrovirais e pode ser usado em diversos ensaios funcionais pós-transferência adotiva, incluindo análise de fenótipo e função de células doadoras ou hospedeiras, ou análise de fatores solúveis secretados pós transferência celular B-1a. O uso de camundongos doadores e receptores distintos diferenciados por alótipo CD45.1 e CD45.2 e a presença de um repórter GFP dentro do plasmídeo retroviral também poderia permitir a detecção de células doadoras em outros modelos de camundongos imunes suficientes contendo populações de células B endógenas.

Introduction

Estudos recentes demonstraram células imunes consideráveis, e especificamente células B, heterogeneidade fenotípica e funcional, dependendo da localização celular1,,2,,3,,4,,5. As células B-1a são uma dessas populações com capacidade heterogênea de produzir anticorpos IgM protetores; as células B-1a da medula óssea secretam O IgM de forma constitutiva e contribuem significativamente para os títulos de IgM plasmático6, enquanto as células peritoneal B-1a têm secreção IgM de baixo nível na homeostase e, em vez disso, podem ser ativadas através de receptor inata semelhante ao pedágio (TLR) ou sinalização mediada por citocinas para proliferar rapidamente, migrar e segregar IgM7,8,9,10. Os anticorpos IgM de células B-1a reconhecem epítopos específicos de oxidação (OSE) presentes em patógenos, células apoptóticas e LDL oxidado, e a ligação IgM à OSE pode prevenir a sinalização inflamatória a jusante em doenças como aterosclerose11. Portanto, estratégias para aumentar a produção de IgM através do aumento da migração de células peritoneal B-1a para locais como a medula óssea podem ser terapeuticamente úteis. No entanto, é importante que tais estratégias sejam direcionadas e específicas do tipo celular, pois efeitos fora do alvo podem impactar negativamente a função imunológica ou a saúde.

Aqui descrevemos um método de superexpressão direcionada e de longo prazo do CXCR4 em células murinas primárias B-1a e posterior transferência adotiva para visualizar a migração celular e a produção funcional de anticorpos IgM(Figura 1). A manipulação genética das células B primárias é limitada por baixas eficiências de transfecção em comparação com a transfecção de linhas celulares transformadas. No entanto, como as linhas celulares transformadas podem se desviar significativamente das células primárias12,13, o uso de células primárias provavelmente fornecerá resultados que se alinham mais à fisiologia normal. Várias técnicas foram descritas para transferência genética em células murinas primárias B, incluindo transdução retroviral, transdução adenoviral, lipofecção ou transfecção à base de eletroporação, que têm diferentes níveis de eficiência, transitoriedade e impacto na saúde celular13,,14,,15. O método a seguir utilizou a transdução retroviral, pois produziu eficiência adequada de transferência genética de >30% ao mesmo tempo em que impactou minimamente a viabilidade celular. O retrovírus expresso em CXCR4 foi gerado usando o retroviral descrito anteriormente pelo vírus da célula-tronco murina-proteína fluorescente ribossômica (MSCV-IRES-GFP); MigR1)16, no qual o gene CXCR4 do mouse foi subsla clonado4. As partículas retrovirais MigR1 (controle(Ctl)-GFP) e CXCR4-GFP foram geradas usando transfecção fosfato de cálcio, conforme descrito nos protocolos publicados anteriormente4,,14.

As células B-1a transduzidas com sucesso foram então transferidas por via intravenosa para rag1 deficiente de linfócitos./- camundongos. Ambos os camundongos doadores e receptores também continham o nocaute do gene apolipoproteína E (ApoE), que resulta em aumento do acúmulo de OSE e aterosclerose, fornecendo assim um modelo para ativação celular In vivo B-1 e produção de IgM. Além disso, os camundongos doadores e receptores diferem no aótipo CD45; as células B-1 doadoras vieram de cd45.1+ ApoE-/- camundongos e foram transferidas para rag1-/- CD45.2+ ApoE-/- receptores. Isso permitiu a diferenciação do CD45.1 do doador das células CD45.2 B receptoras após a transferência sem a necessidade de coloração adicional para marcadores de células B durante a análise da citometria de fluxo. Os resultados aqui fornecidos demonstram que a superexpressão CXCR4 direcionada em células B-1a associa-se ao aumento da capacidade das células B-1a de migrar para a medula óssea, que se associa ao aumento do plasma anti-OSE IgM. Além disso, fornecemos um método para o enriquecimento de células Peritoneal B-1 através da seleção negativa e demonstramos a exigência de ativação celular B-1 para transdução eficiente. Este método pode ser adaptado para outros construtos retrovirais para estudar o efeito da superexpressão proteica na migração celular B-1a, fenótipo ou função. Além disso, o uso da distinção de alótipo CD45.1 versus CD45.2 poderia teoricamente permitir a transferência para outros modelos míopes imunes que contenham células B endógenas.

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Protocol

Todos os protocolos de animais foram aprovados pelo Comitê de Cuidados e Uso de Animais da Universidade da Virgínia.

1. Separação magnética e enriquecimento de células Peritoneal B-1

  1. Eutanize um rato de 12 a 14 semanas, masculino, CD45.1+ApoE-/- mouse usando CO2.
  2. Faça um corte superficial no abdômen usando uma tesoura cirúrgica reta e descasque a pele usando uma tesoura curva para expor a parede peritoneal. Flush peritoneal cavity com 10 mL de 37 °C RPMI-1640 médio usando uma seringa de 10 mL e agulha de 25 G. Agite o mouse para desengatar as células segurando a cauda e movendo o mouse de lado a lado completamente para 15-20 s.
    NOTA: A massagem do peritônio lavado também pode maximizar a recuperação celular.
  3. Colete fluido peritônio usando uma seringa de 10 mL e agulha de 25 G, elaborando fluido no lado inferior direito do peritônio logo acima do nível do quadril, perto dos intestinos. Evite interromper depósitos de gordura epididimal e órgãos subjacentes. Evite tirar fluido do lado esquerdo do mouse, pois a gordura omental pode ser facilmente atraída para dentro da seringa.
  4. Uma vez que ~6-7 mL de fluido é coletado, dispense em um tubo cônico de 50 mL colocado no gelo. Em seguida, eleve o rato verticalmente segurando a parede peritoneal acima do diafragma usando fórceps para que qualquer fluido restante permaneça na parte inferior da cavidade peritoneal. Faça um pequeno corte na parede peritoneal usando uma tesoura cirúrgica acima do fígado (certifique-se de não cortar o fígado) e colete qualquer fluido peritoneal restante usando uma tubulação de vidro e lâmpada.
  5. Agrupar células de lavagem peritoneal de todos os CD45.1+ApoE-/- ratos (n = 15-20) em tubos cônicos de 50 mL e armazenar no gelo.
    NOTA: Para calcular o número de camundongos necessários: as células B-1a compreendem 5-10% da população peritoneal total e produzem cerca de 2,5-5 x 105 células B-1a por rato nas mãos dos autores. A eficiência da transdução é de ~30-40%, como mostrado abaixo.
  6. Conte células vivas usando um corante de viabilidade, como o azul tripano e um hemótmetro (diluir amostras 1:5 em azul trypan e carregar 10 μL na câmara hemócica). Células da piscina em até 1 x 108 células por tubo. Centrífugas a 400 x g por 5 min a 4 °C, depois aspiram supernasce.
  7. Resuspend até 1 x 108 células em 1 mL de anticorpo anti-CD16/CD32(Tabela de Materiais) diluído 1:50 no tampão de ensaio (1x fosfato tampão salino tampão [PBS], 0,5% de albumina de soro bovino [BSA], 2 mM EDTA) a fim de bloquear receptores de soro fc. Escala conforme necessário com base na contagem celular. Incubar no gelo por 10 min a 4 °C.
  8. Prepare uma mistura mestre de 2x dos anticorpos biotinilados(Tabela 1) no tampão de ensaio para esgotamento. O mix mestre de 2x explica o volume do líquido em que as células já estão quando incubam com anti-CD16/CD32. Por exemplo, se as células estiverem incubando em 500 μL de anti-CD16/CD32 diluídos, em seguida, adicione 500 μL de mistura mestre de 2x contendo 10 μL de ter119 biotinilado, Gr-1, CD23 e NK1.1 anticorpos, e 25 μL de anticorpo f4/80 biotinilado para alcançar as concentrações finais dadas na Tabela 1. Adicione 2x mistura mestre às células e manche por 20 min a 4 °C.
  9. Lave as células com 5 mL de tampão de ensaio e centrífuga a 400 x g por 5 min a 4 °C e aspirar supernadante.
  10. Resuspend e incubar células com microesferas anti-biotina(Tabela de Materiais) diluídas no tampão de ensaio conforme a concentração e protocolo recomendado pelo fabricante.
  11. Lave com 5 mL de tampão de ensaio e centrífuga a 400 x g por 5 min a 4 °C. Aspirar supernante e resuspend até 1 x 108 células em 500 μL de tampão de ensaio.
  12. Principais colunas de seleção magnética(Tabela de Materiais)com 3 mL de tampão de ensaio. Transfira células para colunas de seleção magnética e colete o eluent contendo células B-1 enriquecidas em um tubo cônico de 15 mL no gelo. Lave a coluna de seleção magnética com tampão de ensaio adicional até que o volume total coletado seja de 10 mL.
    NOTA: Uma alíquota das frações celulares pré-purificadas e pós-purificadas deve ser analisada separadamente pela citometria de fluxo para eficiência de purificação por coloração para células CD19+ B, macrófagos F480+ e células T CD5+, como mostrado na Figura 2.
  13. Conte a fração celular pós-purificada (o eluent contendo células B-1 enriquecidas) contando células vivas como na etapa 1.6, e resuspend em 1 x 106 células/mL em meio de cultura celular B (RPMI-1640, 10% soro bovino fetal inativado por calor [FBS], 10 mM HEPES, 1x aminoácidos não essenciais, 1 mM piruvato de sódio, 50 μg/mL gentamicina, 55 μM β-mercaptoethanol).

2. Estimulação celular Peritoneal B-1

  1. Células agrupadas divididas para as duas condições transduzidas (Ctl-GFP e CXCR4-GFP), enquanto separam e emplacam pelo menos 10 x 106 células para um controle não transduzido.
  2. Placa até 150 μL (150.000 células) por poço em placas de fundo redondo de 96 poços.
  3. Adicione 100 nM TLR9 agonista ODN1668 a todos os poços para estimular a proliferação celular.
  4. Incubar por 16-18 h a 37 °C, 5% DE CO2.

3. Transdução retroviral de células B peritoneal

  1. Gerar partículas retrovirais CTL-GFP (MigR1) e CXCR4-GFP usando transfecção fosfato de cálcio, conforme descrito nos protocolos publicados anteriormente14.
    NOTA: Isso levará vários dias, então prepare e prepare estoques retrovirais e armazene alíquotas a -80 °C antes de iniciar este protocolo.
  2. Descongele os estoques de retrovírus no gelo. Use imediatamente e não congele de forma significativa, pois o título de vírus diminui significativamente durante os ciclos de congelamento. Adicione os supernantes retrovirais Ctl-GFP ou CXCR4-GFP a 20:1 multiplicidade de infecção (MOI) às células, na presença de 8 μg/mL de polibrene e β-mercaptoethanol fresco a 55 μM de concentração final. Não adicione estoques virais às células reservadas para o controle não transduzido.
  3. Realize a spinfection por placas centrifugadoras a 800 x g por 90 min à temperatura ambiente.
  4. Incubar placas com retrovírus a 37 °C, 5% de CO2 por mais 3 h.
  5. Colher e relatar células em meio de célula B fresca e incubar a 37 °C, 5% de CO2 durante a noite.

4. Triagem celular de células peritoneal transduzidas B-1a

  1. Colher células cultivadas e agrupar-se em três tubos cônicos separados de 50 mL para cada condição: não transduzidos, ctl-GFP transduzidos e CXCR4-GFP transduzidos.
  2. Conte células vivas como na etapa 1.6, depois centrífuga a 400 x g por 5 min a 4 °C e aspirar supernadante.
  3. Células resuspend a 100.000 células/μL em buffer de classificação (PBS + 1% BSA) contendo 1:50 anticorpos anti-CD16/CD32(Tabela de Materiais) a fim de bloquear receptores Fc. Incubar no gelo por 10 min a 4 °C.
  4. Células de alíquota para controles de compensação (~30.000 células por controle de compensação): para controles de manchas não manchados e únicos aliquot de amostra não transduzida e para alíquota de controle de retraída única GFP a partir de amostras transduzidas.
    NOTA: As contas de compensação disponíveis comercialmente podem ser usadas para controles de uma única mancha se o número de celular não transduzido for baixo.
  5. Prepare uma mistura mestre de anticorpos de 2x contendo os anticorpos conjugados fluoróteo em tampão de classificação(Tabela 1). Adicione 2x de mistura mestre a amostras transduzidas não transduzidas, CTL-GFP e CXCR4-GFP transduzidas. Adicione anticorpos individuais a controles de manchas únicos. Incubar por 20 min a 4 °C no escuro.
    NOTA: O mix mestre de 2x contabiliza o volume de líquido em que as células já estão ao incubar com anti-CD16/CD32, como na etapa 1.8. Uma alíquota de células de cada condição pode ser manchada separadamente para cxcr4 para confirmar a superexpressão CXCR4.
  6. Lave amostras com 1 mL de tampão de tipo e coe através de filtros de 70 μm em tubos de polipropileno.
  7. Centrifugar a 400 x g por 5 min a 4 °C e aspirar supernanato. Resuspend amostras a 50.000 células/μL em buffer de classificação.
  8. Antes da triagem celular, prepare tubos de coleta de células ativados por fluorescência (FACS) com 1 mL de meio de coleta (RPMI-1640, FBS inativados pelo calor de 20%, 10 mM HEPES, 1x aminoácidos não essenciais, 1 mM piruvato de sódio, 50 μg/mL gentamicina, 55 μM β-mercaptoetanol) para cada população a ser classificada.
  9. Antes de executar amostras no classificador de células adicione 2x DAPI (preparado como diluição de 1:5000 em buffer de classificação) para discriminação celular morta.
  10. Classifique as células GFP+ B-1a em tubos FACS contendo meio de coleta como DAPI- CD19+ GFP+ B220mid-lo CD23- IgM+ CD5+ células das amostras CTL-GFP e CXCR4-GFP. Use a amostra não transduzida para definir o portão GFP+ e para classificar as células DAPI- CD19+ GFP- B220mid-lo CD23- IgM+ CD5+ células B-1a não transduzidas.
    NOTA: Alternativamente, as células não transduzidas também podem ser classificadas a partir das amostras CTL-GFP e CXCR4-GFP, gating separadamente células B-1a dentro da fração GFP. Células B-1b transduzidas ou não transduzidas também podem ser classificadas usando essa estratégia de tipo como CÉLULAS DAPI- CD19+ GFP+/- B220mid-lo CD23- IgM+ CD5 - células.

5. Transferência adotiva

  1. Após a triagem celular, as células centrífugas a 400 x g por 5 min a 4 °C e aspiram supernasce cuidadosamente.
  2. Células resuspendas em 1x PBS estéril a frio a 1.000 células/μL.
  3. Anestesiar rag1 macho-/- ApoE-/- camundongos usando isoflurano e injetar 100 μL (100.000 células) por rato através de injeção retro-orbital ou veia traseira intravenosa usando uma seringa de insulina ultrafina. Injete alguns ratos com 1x PBS como controle.

6. Quantificação de células doadoras e IgM plasmática

  1. No momento desejado pós-transferência adotiva, analise as células transferidas em camundongos receptores por colheita de tecido de medula óssea e baço4 e citometria de fluxo. Quantifique a localização celular do doador e a superexpressão do CXCR4 por coloração para CD45.1, CD45.2 e CXCR4 e analise os resultados da citometria de fluxo usando um software como o Flowjo.
    NOTA: Consulte a tabela 1 para os anticorpos utilizados nesta etapa. Certifique-se de não usar um anticorpo conjugado que fluoresce no canal FITC como GFP estará presente em células doadoras transduzidas.
  2. Isole o plasma adicionando 10 μL de 0,5 M EDTA ao sangue inteiro coletado via punção cardíaca no momento do sacrifício animal. Centrifugar sangue inteiro a 7.000 x g e aliquot plasma em tubos de centrífugas separados de 1,5 mL. Armazenar a -80 °C até realizar a análise de fatores secretados como IgM por ELISA4.

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Representative Results

Uma visão geral do protocolo é dada na Figura 1. A Figura 2 apresenta enriquecimento de células peritoneal B-1a após esgotamento magnético de outros tipos de células peritoneal. Células singlet vivas na fração pós-esgotamento têm uma maior proporção de células B CD19+ em comparação com F4/80+ macrófagos, não possuem células CD5hi CD19- T e contêm uma frequência aumentada de células CD19+ CD5mid B-1a em comparação com a fração pré-esgotamento. A Figura 3 apresenta a exigência de ativação de células B para transdução de células B retrovirais bem sucedidas, e um aumento dependente de dose na frequência de subconjuntos de células GFP+ B transduzidas com sucesso com o aumento do MOI do vírus usando o retrovírus Ctl-GFP. A tabela 2 exibe maior eficiência de transdução usando 96 placas de fundo redondo em comparação com placas de 24 ou 6 poços. A Figura 4 exibe superexpressão CXCR4 bem sucedida (>40%) em células B-1 e aumento da migração de células B-1 para CXCL12 in vitro após a transdução com retrovírus CXCR4-GFP, sem um impacto significativo na viabilidade celular B. A Figura 5 exibe a estratégia de gating para classificação de células B-1a live, singlet, CD19+ CD5+ IgM+ de uma condição não transduzida (GFP-), ou as duas condições transduzidas (GFP+). Observe que as células CD23+ B-2 não estão presentes nestas amostras devido ao esgotamento magnético anterior. As células CD5- B-1b transduzidas ao vivo, singlet, CD19+ - IgM+ também podem ser classificadas usando essa estratégia de gating. A Figura 6 exibe células doadoras CD45.1+ e a superexpressão CXCR4 sustentada em células doadoras recuperadas de medula óssea e baço de camundongos receptores CD45.2 17 semanas após a transferência celular. A Tabela 3 apresenta associação positiva entre a expressão CXCR4 e a localização da célula doadora à medula óssea, mas não o baço. A Tabela 4 apresenta uma associação positiva entre o número de células doadoras na medula óssea e a quantidade plasmática de IgM anti-MDA-LDL.

Figure 1
Figura 1: Esquema de design experimental para transdução retroviral e transferência adotiva. As células peritoneais isoladas dos camundongos alótipos CD45.1 são enriquecidas para células B-1 através do esgotamento magnético usando anticorpos biotinitados e microesferas anti-biotina. Células B-1 peritoneal enriquecidas são ativadas para estimular a proliferação celular com oligodeoxynucleotídeo Agonista TLR9. As células ativadas são transduzidas com partículas retrovirais Ctl-GFP ou CXCR4-GFP. As células GFP+ B-1a transduzidas com sucesso são classificadas usando FACS e transferidas para camundongos hospedeiros de alótipo CD45.2. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: Enriquecimento para células Peritoneal B-1. Parcelas representativas de citometria de fluxo de células peritoneal pré-magnéticas (superior) e enriquecimento pós-magnético (inferior) para células CD19+ B. As células CD19+ F4/80 são células B, células CD19- F4/80+ são macrófagos, célulasmédias CD19+ CD5 são células B-1a, e célulasde oi CD19- CD5 são células T. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: A transdução retroviral requer ativação de células B. As células B peritoneal foram transduzidas com retrovírus Ctl-GFP às 5:1, 10:1 ou 25:1 MOI ou deixadas não transduzidas na presença ou ausência de TLR9 agonista CpG ODN1668. A frequência de células GFP+ B2, B1, B-1a ou B-1b transduzidas com sucesso foi quantificada por citometria de fluxo 18 h pós-transdução. As barras de erro representam média ± SEM. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4: Confirmação da superexpressão CXCR4 e aumento da migração B-1a in vitro. As células B peritoneal de ApoE-/- camundongos com deficiência específica de células B de CXCR4 foram isoladas e transduzidas com retrovírus Ctl-GFP ou CXCR4-GFP, ou cultivadas sem transdução. (a) Parcelas de fluxo representativas da expressão CXCR4 e GFP em células B-1 de condições não transduzidas (superior esquerda), Ctl-GFP transduzidas (inferior esquerda) ou CXCR4-GFP transduzidas (inferior direita). FMO-CXCR4 (canto superior direito) usado para definir o portão positivo CXCR4. (b) Quantificação do MFI de CXCR4 em células GFP+ B-1 de condições não transduzidas (n = 1), Ctl-GFP transduzida (n = 2) ou CXCR4-GFP transduzidas (n = 2). (c) Frequência de células B-1 não transduzidas (n = 1), Ctl-GFP transduzida (n = 2) ou CXCR4-GFP transduzidas (n = 2) células B-1 que migraram para CXCL12 como uma porcentagem do número total de células B-1 carregadas em transwell. (d) Estratégia representativa de gating para quantificação de células viáveis dentro da população celular B transduzida com sucesso (CD19+GFP+). (e) Frequência de células B vivas após a transdução com Ctl-GFP (n = 2) ou retrovírus CXCR4-GFP (n = 2). As barras de erro representam média ± SEM. Este valor foi modificado da nossa publicação anterior4. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5: Estratégia Gating para classificação de células GFP+ B-1a transduzidas. Parcelas representativas de citometria de fluxo para a triagem de células GFP+ ou GFP-B-1a de uma amostra não transduzida (superior), uma amostra transduzida ctl-GFP (meio) e uma amostra transduzida CXCR4-GFP (inferior). Células B-1a definidas como células live, singlet, CD19+ CD23- IgM+ CD5+. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6: Quantificação de células doadoras transferidas. As tramas representativas de citometria de fluxo exibindo células cd45.1+ CD45.2- doadoras de um controle PBS (superior), um receptor de células CTL-GFP+ B-1a (médio) e um receptor de célulaS CXCR4-GFP+ B-1a (inferior) e análise subsequente da expressão CXCR4 em células doadoras em medula óssea(a),ou baço(b). Quantificação da expressão CXCR4 (intensidade média de fluorescência, FIM) em células doadoras de medula óssea(c) ou baço(d). Quantificação do número de células doadoras recuperadas em medula óssea (e)ou baço (f) de receptores. *P < 0,05 ou **P < 0,01 por teste de Mann-Whitney. As barras de erro representam média ± SEM. Este valor foi modificado da nossa publicação anterior4. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Passo do protocolo Anticorpo Concentração final
Passo 1.8 Ter119 biotina 1 μL por 100 μL volume final
Biotina CD3e 1 μL por 100 μL volume final
Biotina gr-1 1 μL por 100 μL volume final
Biotina CD23 1 μL por 100 μL volume final
Biotina NK1.1 1 μL por 100 μL volume final
Biotina F4/80 2,5 μL por 100 μL volume final
Anticorpo Concentração final
Passo 4.5 CD5 PE 1 μL por 100 μL volume final
IgM PECF594 1 μL por 100 μL volume final
CD23 PECy7 1 μL por 100 μL volume final
B220 APC 1 μL por 100 μL volume final
CD19 APCef780 1 μL por 100 μL volume final
Anticorpo Concentração final
Passo 6.1 CD45.1 PerCP Cy5.5 1 μL por 100 μL volume final
CD45.2 BV421 1 μL por 100 μL volume final
CXCR4 APC 2,5 μL por 100 μL volume final

Tabela 1: Anticorpos e suas concentrações finais utilizadas no protocolo.

Condição %GFP+ da população total %GFP+ de células CD19+ B
Placa de fundo redondo de 96 poços 30.9% 52.7%
Placa de 24 poços 8.4% 21.2%
Placa de 6 poços 16.2% 27.3%

Tabela 2: Otimização da placa. Frequência de células B-1 totais transduzidas com sucesso ou células GFP+ CD19+ B após a transdução de 6 x 106 células B-1 peritoneal enriquecidas em uma placa de fundo redondo de 96 poços (40 poços a 150.000 células por poço), uma placa de 24 poços (6 poços a 1 x 106 células por poço), ou uma placa de 6 poços (3 poços a 2 x 106 células por poço) em um MOI 20:1 com retrovírus Ctl-GFP.

Variável MFI de CXCR4 em células B-1a doador
r-valor p-valor
# de células B-1a doadoras em medula óssea 0.71 *0.014
# de células B-1a doador em baço 0.43 0.18

Tabela 3: Associação entre expressão CXCR4 em células doadoras e localização de células doadoras. A intensidade média de fluorescência (MFI) de CXCR4 em células B-1a doadoras correlacionada com o número de células B-1a doadoras na medula óssea ou baço de Rag1-/- ApoE-/- camundongos receptores 17 semanas pós-transferência adotiva. Os dados apresentaram coeficiente de correlação (r) e significância estatística (p). Esta tabela foi modificada da nossa publicação anterior4.

Variável # de células doadoras na medula óssea
r-valor p-valor
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

Tabela 4: Associação entre localização celular doadora e quantidade plasmática de IgM anti-OSE. O número de células B-1a doadoras na medula óssea de Rag1-/- ApoE-/- camundongos receptores 17 semanas pós-transferência adotiva correlacionado com a quantidade circulante de IgM anti-MDA-LDL, E06/T15 IgM, ou anti-1,3-detranx IgM. Os dados apresentaram coeficiente de correlação (r) e significância estatística (p). Esta tabela foi modificada da nossa publicação anterior4.

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Discussion

O método aqui fornecido permite a entrega de genes primários B-1a estáveis e relativamente eficientes, transferência adotiva in vivo e identificação e localização de células injetadas. As células foram capazes de ser detectadas 17 semanas de transferência pós-célula e retiveram o aumento da expressão CXCR4. A entrega mediada pelo retrovírus rendeu 30-40% de eficiência de transdução das células principais murinas B-1a com impacto mínimo na viabilidade celular em nossas mãos(Figura 4e). Isso está em linha com os resultados de um estudo anterior de Moghimi e colegas que compararam técnicas de transferência genética para células murinas primárias B, incluindo infecção retroviral, infecção adenoviral, nucleofecção ou lipofectamina15. No entanto, descobrimos que a gama de superexpressão CXCR4 variou consideravelmente dentro dos receptores que receberam células B-1a transduzidas CXCR4-GFP(Figura 6c,d). Por isso, utilizamos análises associativas para demonstrar que o aumento da expressão CXCR4 correlacionava-se com o aumento da migração e localização do B-1a à medula óssea, que se associou ao aumento do IgM plasmático (Tabela 3 e Tabela 4).

As limitações deste método incluem o grande número de camundongos necessários para obter um número suficiente de células B-1a transduzidas com sucesso, e a variabilidade na eficiência de transdução de um experimento para outro. A eficiência da transdução é melhorada por maiores títulos de estoques virais, que devem ser pelo menos 2 x 107 partículas infecciosas/mL14. O uso de camundongos mais velhos, com idade entre 12 e 16 semanas, também pode melhorar o rendimento das células Peritoneal B-1, uma vez que o número de células peritoneal B-1 aumenta com a idadede 17anos .

Também é importante notar que a quantidade de IgM secretado por células B-1a transduzidas pós-transferência adotiva foi ~5 vezes menor do que a quantidade secretada por células B-1a não transduzidas após transferência adotiva para o mesmo modelo Rag1-/- ApoE/- (dados não mostrados). Isso pode ser devido à exigência de ativação celular B-1 com agonista TLR9 antes da transdução retroviral(Figura 3),que pode limitar a ativação secundária e a produção de IgM em resposta à transferência pós-adotiva da OSE in vivo. Portanto, para estudos que requerem uma produção robusta de IgM por células B-1a transferidas, técnicas alternativas de transferência de genes que não requerem ativação celular B-1a prévia, como a entrega lentiviral18,,19,podem ser úteis. Alternativamente, modificações neste protocolo que envolvem estratégias de ativação para induzir a proliferação, mas não a diferenciação B-1a em células segregadoras de IgM também podem ser suficientes para uma transdução retroviral bem sucedida sem impactar a ativação de células B secundárias. IL-5 é uma importante citocina que media a proliferação e a sobrevivência celular B-1a, podendo ser uma alternativa eficaz à estimulação TLR920,21.

Estudos anteriores utilizaram células B esplênicas isoladas através de estratégias de seleção positivas ou negativas usando anticorpos contra B220 (marcador de célula B) ou Thy1.2 (marcador de célula T)13,14. No entanto, as células B esplenicas B são uma população heterogênea contendo subconjuntos de células B-1 e B-2. Além disso, a frequência celular B-1 dentro da população total de células B esplenicas é baixa (1-2%). Em contraste, este método utiliza a cavidade peritoneal como fonte celular B-1 para transdução, uma vez que as células B-1 compreendem 60-70% do total de células B CD19+ neste compartimento22, e usa CD23 como marcador para esgotar células peritoneal B-2. A classificação subsequente de células B-1a transduzidas com sucesso com base na expressão GFP, CD19, B220, CD23, IgM e CD5 permite ainda a transferência de um tipo de célula mais especificamente definida. A estratégia de esgotamento magnético para enriquecer células Peritoneal B-1 efetivamente esgotou células T, e reduziu a frequência de macrófago peritoneal F4/80 em ~50% em nossas mãos(Figura 2),embora uma otimização adicional e solução de problemas desta etapa crítica poderia aumentar a eficiência da transdução. Por exemplo, o uso de uma maior concentração de anticorpos F4/80 biotinilados para melhor esgotamento do macrófago pode aumentar ainda mais a eficiência de transdução celular B-1a, pois haveria menos transdução retroviral "fora do alvo" de outros tipos de células. O uso de placas de fundo redondo de 96 poços para transdução, em vez de placas de fundo plano de 24 poços ou 6 poços, aumenta consideravelmente a eficiência de transdução(Tabela 2),embora aumente o tempo de manuseio e pipetação.

No geral, este método fornece uma abordagem útil de prova de conceito para determinar se a entrega de genes direcionados para células B-1a pode alterar a localização celular B-1a e a produção funcional de IgM. Aplicações futuras dessa técnica podem incluir a entrega ex vivo de construtos retrovirais direcionados a outras proteínas, e transferência adotiva para determinar seu efeito nos processos de células doadoras ou hospedeiras in vivo, incluindo sobrevivência celular, migração, proliferação ou função. A transferência adotiva para hosts imunocompetentes, em vez de hosts deficientes de linfócitos, também seria possível com essa técnica, uma vez que as células doadoras (CD45.1+ GFP+) poderiam ser diferenciadas das células hospedeiras (CD45.2+ GFP-). Direcionar outros receptores de quimiocina usando este método poderia apoiar ainda mais a hipótese de que direcionar a migração de células B-1a para nichos permissivos de alta produção de IgM pode efetivamente aumentar os níveis de IgM protetor.

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Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

Este trabalho foi apoiado por 1R01 HL107490, 1R01 HL136098, Projeto 3 de P01 HL055798, P01 HL136275-01 (C.A. McNamara) e R01GM100776 (T.P. Bender). A. Upadhye foi apoiada pela bolsa de pré-doutorado da American Heart Association 16PRE30300002 e 5T32AI007496-20. Agradecemos a Joanne Lannigan, Mike Solga e Claude Chew do Núcleo de Citometria de Fluxo da Universidade da Virgínia por sua excelente assistência técnica.

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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Superexpressão retroviral de CXCR4 em células Murine B-1a e transferência adotiva para migração de células B-1a direcionadas para a produção de medula óssea e 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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