Neutrophils play an important role not only in host defense against invading microorganisms, but are also involved in the immune surveillance of tumor cells. Here, we describe techniques related to the isolation of neutrophils with anti-tumor properties and methods for monitoring anti-tumor neutrophil function in vitro and in vivo.
נויטרופילים, הנפוצים ביותר של כל תאי הדם הלבנים במחזור האדם, ממלאים תפקיד חשוב בהגנה המארחת נגד מיקרואורגניזמים פולשים. בנוסף, נויטרופילים לשחק תפקיד מרכזי במעקב חיסוני של תאים סרטניים. יש להם את היכולת לזהות תאים סרטניים ולגרום למוות של תאים סרטניים או באמצעות מנגנון מגע תלוי תא מעורב מי חמצן או באמצעות רעיל נוגדנים תלויים בתיווך תא (ADCC). נויטרופילים עם פעילות אנטי-סרטנית יכולים להיות מבודדים מהדם היקפי של חולי סרטן ושל עכברי נושאות גידולים. נויטרופילים אלה מכונים נויטרופילים-entrained גידול (TEN) כדי להבחין ביניהם הנויטרופילים של נבדקים בריאים או עכברים נאיביים שלא מראים פעילות ציטוטוקסיות גידול משמעותית. בהשוואה לתאי דם לבנים אחרים, נויטרופילים להראות ציפה שונה שהופכים אותו אפשרי על מנת להשיג> 98% מאוכלוסיית נויטרופילים הטהורים כאשר נתון שיפוע צפיפות. עם זאת, בתוספתלאוכלוסיית נויטרופילים בצפיפות גבוהה הנורמלית (HDN), בחולי סרטן, בעכברי נושאי גידול, כמו גם בתנאים דלקתיים כרוניים, אוכלוסיות מובחנות נויטרופילים בצפיפות נמוכה (LDN) מופיעות במחזור הדם. LDN שיתוף לטהר עם חלק mononuclear ויכול להיות מופרד מתאי mononuclear או באמצעות אסטרטגיות בחירה חיוביות או שליליות. ברגע שטוהר נויטרופילים המבודדים נקבע על ידי cytometry זרימה, הם יכולים לשמש במבחנה ובמבחנים פונקציונליים vivo. אנו מתארים טכניקות לניטור הפעילות אנטי-סרטנית של נויטרופילים, היכולת שלהם להעביר ולייצר מיני חמצן מגיבים, כמו גם ניטור קיבולת phagocytic vivo לשעבר. בנוסף, אנו מתארים טכניקות לתייג נויטרופילים למעקב in vivo, וכדי לקבוע את היכולת אנטי-גרורתי שלהם in vivo. כל הטכניקות האלה הן חיוניות להבנה כיצד להשיג ולאפיין נויטרופילים עם אנטי-סרטניפונקציה.
נויטרופילים תחילה התאפיינו כתאים חיסוניים המולדים המשמשים כהגנה שורה הראשונה נגד מיקרואורגניזמים פולשים. היום ידוע שנויטרופילים יש יותר מרחיק לכת פונקציות, שהיה מעורב בהרכבת מערכת חיסונית אדפטיבית נגד אנטיגנים זרים 1,2, המסדיר hematopoiesis 3, אנגיוגנזה 4 וריפוי פצעי 5. בנוסף, נויטרופילים עשויים להשפיע גידול והתקדמות גרורתי מכוח הפעילות פרו ואנטי-סרטנית שלהם 6,7. נויטרופילים מתאפיינים בגרעין מפולח צורות (ומכאן נקרא polymorphonuclear (לויקוציטים PMN)) ומכיל לפחות שלושה subclasses השונה של גרגירים כמו גם שלפוחית הפרשה 8 (1A-C איור).
נויטרופילים יש יכולת phagocytic גבוהה ופעילות מונואמין הגבוה NADPH קריטי לחיסול חיידקים, ומפרישים מגוון רחב של כמוקינים חשובים במתיחה של נויטרופילים נוספים ותאים אחרים של מערכת חיסון לאתר של דלקת 8,9. נויטרופילים מאופיינים בביטוי של כמות גדולה של קולטני משטח כולל קולטני-כמו אגרה (TLRs), C-סוג הקטינים רצפטורים (CLRs), משלימים קולט 3 (CD11b / CD18) ומולקולות דבקות אחרות (למשל, L-selectin, LFA-1, VLA-4 ומולקולת carcinoembryonic הקשורים לאנטיגן הידבקות תא 3 (CEACAM3 / CD66b)), קולטני chemokine (למשל, CXCR1, CXCR2, CCR1, CCR2), קולטני chemoattractant (למשל, PAFR, LTB 4 R וC5aR) , קולטני ציטוקינים (למשל, G-CSFR, IL-1R, IL-4R, IL-12R, IL-18r, TNFR), formyl-פפטיד קולטנים (למשל, FPR1-3), וקולטני Fc (למשל, CD16 (FcγRIII ), CD32 (FcγRII), וCD64 (FcγRI) 10. בעכברים, נויטרופילים בדרך כלל מזוהים כCD11b + Ly6G +, ואילו נויטרופילים אדם מזוהים באמצעות סמני יקוציט CD11b, CD15, CD16 וCD66b. הוא גם מקובל להכתים לMyeloperoxidase חלבוני גרגיר (MPO) ואלסטט נויטרופילים (NE) לגילוי של נויטרופילים ברקמות.
זה עדיין לא ברור אם הפונקציות המגוונות של נויטרופילים מתווכות על ידי אותו התא או על ידי תת-אוכלוסיות תאים שונות. נתוני צבירה מציעים לנוכחותה של אוכלוסייה הטרוגנית נויטרופילים שמציגה רמה גבוהה של הגמישות מושפעת גירויים פרו-דלקתיים ומייקרו-הסביבה 11,12. Fridlender et al. 13 חילקו באופן בוטה את הנויטרופילים בסרטן לשתי תת-אוכלוסיות גדולות כינו N1 עם תכונות אנטי-סרטניים וN2 עם תכונות פרו-סרטנית. בסרטן, כמו גם בדלקת כרונית, יש תת-אוכלוסייה נוספת מורכבת מתאי granulocytic נגזר מיאלואידית מדכאת (G-MDSCs) המדכאים תגובות תא T 14. G-MDSCs נחשב לתאים בוגרים מיאלואידית מתאפיינים CD11b + Ly6Cפנוטיפ הנמוך Ly6G היי בעכברים 15, בזמן שיש CD15 + / CD16 פנוטיפ הנמוך ב -16 בני אדם. G-MDSCs להביע רמות גבוהות יותר של arginase וMyeloperoxidase, רמות נמוכות יותר של ציטוקינים בזמן וכמוקינים מ נויטרופילים במחזור נורמלים. הם פחות phagocytic ונודד, אך מייצרים רמות גבוהות יותר של ROS 15,17,18. בעבודה הנוכחית נתאר כמה שיטות בסיסיות לבידוד ואפיון של נויטרופילים עם תכונות אנטי-סרטנית.
בעוד נויטרופילים מהווים את האוכלוסייה הגדולה ביותר של כל תאי הדם הלבנים במחזור האדם (45 – 70%; 1800 – 6000 / μl), בעכברים, בתנאים רגילים, הם די דלילים (10 – 15%; 300-500 / μl ). עליות ספירת נויטרופילים בעקביות על דלקת ולעתים בסרטן, המייצג את המדינה של דלקת כרונית 7. נויטרופילים לפתח ממבשר מיאלואידית הנפוצה multipotent לסה"נ (CMP)LLS במח העצם, בתהליך בידול עובר שלבי myeloblasts (MB), promyelocytes (PM), myelocytes (MC), metamyelocytes (MM) ותאי להקה (BC) 8. נויטרופילים הבוגרים, לאחר mitotic עשויים להישאר בתוך מח העצם עבור 4-7 ימים לפני שהם שוחררו למחזור 8. מחזור נויטרופילים בדם הוא בדרך כלל מהיר עם מחצית חיים ממוצע של 6 – 12 שעות, אשר עשוי להיות ממושכת בתנאים דלקתיים. נויטרופילים unstimulated מוגבלים פעילות אנטי-סרטנית, תכונה שניתן לרכוש על ידי חשיפת נויטרופילים הנאיביים כמוקינים IL-8 (CXCL2), CCL2, CCL5 וCXCL5 6,19 או באופן מלאכותי, על ידי חשיפתם לphorbol אסתר phorbol 12 13-אצטט -myristate (PMA) 6.
זמן מחצית החיים הקצרים של נויטרופילים יחד דם עם המספר הנמוך של נויטרופילים (~ 3-5 x 10 5) השיגו מ1 מיליליטר דם של 6 נאיבי – עכבר בן 8 שבוע, הפכו אותוקשה לחקור את הפונקציה של מחזורי נויטרופילים עכבר במבחנה. כדי להתגבר על קושי זה, מקורות אחרים כבר בשימוש. לדוגמא, ניתן לקבל מספר גדול של נויטרופילים ממח עצם 20 או הצפק הבא האינדוקציה של דלקת סטרילית (למשל, לאחר הזרקת intraperitoneal של thioglycollate מרק או Zymosan). יש לציין כי נויטרופילים מתקבלים מחלל הצפק לא להפעיל כל פעילות אנטי-סרטנית (תצפית לא פורסם).
. גרנות ואח '6 ציינו כי עכברי BALB / ג מחוסן orthotopically עם קו תא קרצינומה 4T1 שד העכבר לפתח neutrophilia שמחריף עם התקדמות גידול 6 (איור 2 א), כך ש-20 – ניתן לבודד 40 מיליון נויטרופילים דם בקלות מהדם 1 מיליליטר 3 – 4 שבועות חיסון לאחר גידול. נויטרופילים אלה שרכשו את פעילות אנטי-סרטנית, והיה בהתאם coiנויטרופילים נד-entrained גידול (עשר), כדי להבדיל אותם מנויטרופילים נאיביים 6 (איור 2). בעוד נויטרופילים בצפיפות גבוהה (HDN, איור 1 א) הם מאוד אנטי-סרטניים, נויטרופילים בצפיפות נמוכה (LDN, איור 1) שנוצרו בהקשר של הסרטן הם לא 21. כמו כן, יש לי נויטרופילים בצפיפות גבוהה ממח העצם והטחול של עכברי נושאי גידול פעילות אנטי-סרטני (נתונים שלא פורסמו). יש לציין כי עם התקדמות גידול הטחול המוגדל הופך בהדרגה (splenomegaly), עם הגדלת כמויות של נויטרופילים.
יש לציין כי עשר נוצרים גם בדגמים אחרים של סרטן, כולל שני (גידולי MMTV-PyMT וMMTV-Wnt1 החלב וגידולי ריאה מונעים k-ראס) ספונטניים ומוזרקים (AT-3 (MMTV-PyMT) וסרטן שד E0771 תאים, תאי LLC לואיס סרטן הריאות ותאים מלנומה B16-F10). עם זאת, היקף הגיוס נויטרופילים בקיבה אלהאו מודלים הוא הרבה פחות מעכברים מחוסן-4T1, הגיעו 5 – 10 x 10 6 נויטרופילים בדם מיליליטר 1 לאחר 3 שבועות.
נויטרופילים הם הנפוצים ביותר של כל תאי הדם הלבנים ומגישי העזרה הראשונות במקרים של זיהום ודלקת. ככזה, הם רגישים מאוד לרמזים חיצוניים ומופעלים בקלות. בנוסף, יש לי נויטרופילים מחצית חיים קצרים מאוד ותחלופה מהירה. יחד, מאפיינים אלה מעלים מספר קשיים בעבודה עם נויטרופילים,…
The authors have nothing to disclose.
ZG נתמך על ידי מענקים מתכנית I-CORE של הקרן הלאומית למדע (מס '41/11 גרנט), הקרן אביש-פרנקל, נאמנות Rosetrees, למלחמה בסרטן קרן המחקר (ICRF – מחקר פיתוח קריירה פרס) ו בסיס לדאגה. ZGF נתמך על ידי מענקים מהקרן הלאומית לחקר הסרטן (ICRF – מחקר פיתוח קריירה פרס), מדען הראשי של משרד בריאות הישראלי וישראל איגוד הריאות.
CELL LINES | |||
Mouse 4T1 breast carcinoma cells | ADCC | CRL-2539 | Growth medium: DMEM + 10 % heat-inactivated FBS |
PLASTIC WARES AND EQUIPMENTS | |||
24-well Tissue Culture Plate | Falcon | 353047 | Sterile |
100 mm Tissue Culture Plate | Corning | 430167 | Sterile |
25 cm2 Tissue Culture Flask | Nunc | 156340 | Sterile |
90 mm Bacterial Grade Culture Dish | Miniplast, Ein Shemer, Israel | 20090-01-017 | Sterile |
15 ml Sterile Conical Centrifuge Tube | Miniplast, Ein Shemer, Israel | 835015-40-111 | Sterile |
50 ml Sterile Conical Centrifuge Tube | Miniplast, Ein Shemer, Israel | 835050-21-111 | Sterile |
Falcon 12×75 mm Round-Bottom Polystyrene Tube | Becton Dickinson | 352058 | Sterile |
Millicell 24 Migration Plate with a pore size of 5μm | Merck Millipore | PSMT010R1 | Sterile |
White 96-Flat-Bottom Well Plate | Costar | 3917 | Sterile |
Cell Strainer (40 mm) | BD Falcon | 352340 | Sterile |
20G 1.5" Needle | BD Microlance 3 | 301300 | Sterile |
23G 1" Needle | BD Microlance 4 | 300800 | Sterile |
25Gx5/8" Needle | BD Microlance 5 | 300600 | Sterile |
0.3 ml Syringe with a 30Gx8mm Needle | BD Micro-Fine Plus Demi | 320829 | Sterile |
9 mm Clips | BD, AutoClip | 427631 | Sterile |
EasySep Magnet | STEMCELL Technologies | 18000 | |
MACS LS Separation Column | Miltenyi Biotech | 130-042-201 | Sterile |
MidiMACS Separator Magnet | Miltenyi Biotech | 130-042-302 | |
MACS MultiStand | Miltenyi Biotech | 130-042-303 | |
Microscope Glass Slide | Menzel-Gläser Superfrost Plus Thermo | J1800AMNZ | |
Orbital Shaker | Sky line, ELMI | S-3.02.10L | |
Plate Reader | TECAN | InfiniteF200Pro | |
POWDER | |||
Bovine serum albumin (BSA), fraction V | Sigma | A7906 | |
Bromodeoxyuridine (BrdU) | BD Pharmingen | 550891 | Sterile |
CFSE (5-(and 6-)-Carboxyfluorescein diacetate, succinimidyl ester) | Molecular Probes | C1157 | |
Dextran T500 | Sigma | 31392 | |
Heparin sodium salt from porcine intestinal mucosa | Sigma | H3149 | |
Sodium azide (NaN3) | Sigma | S8032 | Highly toxic, handle with care |
Thioglycollate powder | Difco | 225650 | |
Zymosan A | Sigma | Z4250 | |
MEDIA AND SUPPLEMENTS | |||
Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) | Sigma | D5796 | Sterile |
Opti-MEM® I reduced serum medium | Life Technologies | 31985062 | Sterile |
Roswell Park Memorial Institute (RPMI)-1640 medium | Sigma | R8758 | Sterile |
Foetal bovine serum (FBS), heat-inactivated | Sigma | F9665 | Sterile |
L-Glutamine | Biological Industries, Beth HaEmek, Israel | 03-020-1A | Sterile |
Sodium pyruvate | Biological Industries, Beth HaEmek, Israel | 03-042-1B | Sterile |
Penicillin Streptomycin x1000 solution | Biological Industries, Beth HaEmek, Israel | 03-031-5 | Sterile |
Phosphate buffered saline (PBS) without Mg2+ and Ca2+ | Biological Industries, Beth HaEmek, Israel | 02-023-1 | Sterile |
PBSx10 without Ca2+ and Mg2+ | Biological Industries, Beth HaEmek, Israel | 02-023-5A | Sterile |
HPLC grade water | J.T. Baker | 4218-03 | Autoclave |
SOLUTIONS | |||
ACK – Ammonium-Chloride-Potassium | Life Technologies | A10492-01 | |
Bromodeoxyuridine (BrdU) solution (10 mg/ml) in PBS | Dissolve 10 mg of BrdU in 1 ml PBS and sterile filter. | ||
CFSE, 5 mM in DMSO | Dissolve 2.8 mg of CFSE in 1 ml DMSO. Divide into 10 ml aliquots in sterile 200 ml tubes and store in the dark at -20oC. | ||
Eosin Y solution | Sigma | HT110-2-32 | |
Hanks' balanced salt solution | Biological Industries, Beth HaEmek, Israel | 02-016-1A | Sterile |
Heparin, 20 mg/ml in PBS | Dissolve 100 mg Heparin in 5 ml sterile PBS, and sterile filter through a 0.2 mm filter. | ||
Histopaque-1119 | Sigma | 11191 | Sterile filter through a 0.2 mm filter. |
Histopaque-1077 | Sigma | 10771 | Sterile filter through a 0.2 mm filter. |
Luciferase cell culture lysis buffer x5 | Promega | E153A | Dilute 1:5 in sterile water just before use. |
Luciferase assay solution | Promega | E1501 | Contains luciferase assay substrate powder (E151A) and luciferase assay buffer (E152A) |
Mayer's Hematoxylin solution | Sigma | MHS-32 | |
PBS+0.5% BSA | Dissolve 2.5g BSA in 500 ml PBS, and sterile filter through a 0.2 mm filter. | ||
PBS+1% BSA | Dissolve 1g BSA in 100 ml PBS, and sterile filter through a 0.2 mm filter. | ||
5x PBS with 2.5% BSA | Dissolve 12.5g BSA in a mixture of 250 ml sterile HPLC-grade water and 250 ml PBSx10, and sterile filter through a 0.2 mm filter. | ||
PBS containing 0.5% BSA and 2 mM EDTA | Dissolve 250 mg BSA in 50 ml sterile PBS and add 200 ml of 0.5M EDTA pH 8.0, sterile filter through a 0.2 mm filter. | ||
FACS buffer (PBS containing 0.5% BSA, 2 mM EDTA and 0.02% NaN3) | Dissolve 250 mg BSA in 50 ml sterile PBS and add 200 ml of 0.5M EDTA pH 8.0 and 500 ml of 2% NaN3, sterile filter through a 0.2 mm filter. | ||
Saline (0.9% NaCl) | Dissolve 9 g NaCl in 1000 ml ddw, autoclave | ||
0.2% NaCl solution | Dissolve 2 g NaCl in 1000 ml ddw, autoclave | ||
1.6% NaCl solution | Dissolve 16 g NaCl in 1000 ml ddw, autoclave | ||
2 % Sodium azide | Dissolve 1g sodium azide in 50 ml sterile ddw, keep at 4oC. Highly toxic. | ||
3% Thioglycollate solution | Dissolve 3 g of thioglycollate powder in 100 ml ddw. Boil until solution becomes yellow and autoclave. | ||
Trypan blue solution (0.4%) | Sigma | T8154 | Dilute 1:10 in PBS to get a 0.04% solution. |
Trypsin solution B | Biological Industries, Beth HaEmek, Israel | 03-046-1 | Sterile |
1 mg/ml Zymosan A | Resuspend 1 mg Zymosan A in 1 ml sterile PBS in an Eppendorf tube. Vortex vigorously and incubate the tube at 37 oC for 30 min. Do not autoclave. Prepare the solution freshly before use. | ||
KITS | |||
EasySep PE selection kit | STEMCELL Technologies | 18557 | |
EasySep PE selection cocktail | STEMCELL Technologies | 18151 | |
the EasySep magnetic nanoparticles | STEMCELL Technologies | 18150 | |
Anti-Ly6G mouse MicroBead Kit | Miltenyi Biotec | 130-092-332 | |
EasySep Mouse Neutrophil Enrichment Kit | STEMCELL Technologies | 19762 | |
EasySep Human Neutrophil Enrichment Kit | STEMCELL Technologies | 19257 | |
FITC BrdU flow kit | BD Pharmingen | 559619 | |
MACS Neutrophil isolation kit | Miltenyi Biotec | 130-097-658 | |
Phagocytosis Assay Kit | Cayman Chemical Company | 500290 | |
ANTIBODIES | |||
FcR blocking antibody | Biolegend | 101302 | |
Purified rat anti-Ly6G antibody | BD Pharmingen | 551459 | Clone 1A8 |
PE-conjugated rat anti-mouse Ly6G antibody | Biolegend | 127608 | Clone 1A8 |
FITC-conjugated rat anti-mouse Ly6G | BD Pharmingen | 551460 | Clone 1A8 |
PerCP-Cy5.5 rat anti-mouse Ly6G | TONBO Biosciences | 65-1276 | Clone 1A8 |
violetFluor 450-conjugated rat anti-mouse Ly6G | TONBO Biosciences | 75-1276 | Clone 1A8 |
FITC-conjugated rat anti-mouse CD11b | BD Pharmingen | 553310 | Clone M1/70 |
FITC-conjugated rat anti-mouse Ly-6G and Ly-6C (GR-1) | BD Pharmingen | 553127 | Clone RB6-8C5 |
PE-conjugated rat anti-mouse CD45 | BD Pharmingen | 553081 | Clone 30-F11 |
FITC-conjugated rat anti-mouse F4/80 | Abcam | ab60343 | Clone BM8 |
FITC-conjugated mouse anti-human CD66b | Biolegend | 305103 | Clone G10F5 |
Purified rat isotype control antibody (IgG2a, k) | BD Pharmingen | 553927 | Clone R35-95 |
LEAF purified Armenian hamster anti-mouse CD3e antibody | BioLegend | 100314 | Clone 145-2C11 |