Здесь мы опишем протокол для оценки противогрибковой активности первичных иммунных клеток человека в режиме реального времени с использованием флуоресцентного Aspergillus репортера конидии в сочетании с живой клеткой видеомикроскопией и проточной цитометрией. Сгенерированные данные дают представление о хозяине клеточно Aspergillus взаимодействий , таких как фунгицидная активность, фагоцитоз, миграции клеток и ингибирование роста грибов.
Аспергилл дымящийся является оппортунистическим грибковым возбудителем инвазивных инфекций у иммунодефицитов с высокой летальностью. Исследования исследования иммунологических реакций против А. fumigatus было ограничено отсутствием последовательных и надежных тестов для измерения противогрибковой активности специфических иммунных клеток в пробирке. Новый метод описан для оценки противогрибковой активности первичных моноцитов и нейтрофилов у людей – доноров против A. fumigatus с использованием флуоресцентного Aspergillus репортерной (FLARE) конидии. Эти конидии содержат генетически кодируемый репортер DsRed, который экспрессируется живыми FLARE конидий и внешне меченный Alexa Fluor 633, который является устойчивым к деградации в пределах фаголизосомы, что позволяет проводить различие между живой и мертвой А. fumigatus конидиями. Видео микроскопии и проточной цитометрии впоследствии используется для визуализации взаимодействуютиона между конидий и врожденных иммунных клеток, оценка фунгицидной активностью в то же время обеспечивая большое количество информации о миграции фагоцитов, фагоцитоз и ингибирования грибкового роста. Этот новый метод уже представил новые захватывающие идеи в хост-патоген взаимодействия первичных иммунных клеток против A. fumigatus. Важно отметить установку лаборатории, необходимые для выполнения этого анализа, в том числе необходимые микроскопии и проточной цитометрии объектов, а также способность работать с кровью человека-донора и генетически измененных грибов. Тем не менее, этот анализ может генерировать большие объемы данных и может выявить подробное понимание противогрибкового ответ. Этот протокол был успешно использован для изучения хозяин-патоген взаимодействия первичных иммунных клеток против A. fumigatus.
Важно отметить установку лабораторного, необходимое для выполнения этого анализа, в том числе необходимой микроскопии и проточной цитометрии Facilities, а также способность работать с кровью человека-донора и генетически измененных грибов. Тем не менее, этот анализ может генерировать большие объемы данных и может выявить подробное понимание противогрибкового ответ. Этот протокол был успешно использован для изучения хозяин-патоген взаимодействия первичных иммунных клеток против A. fumigatus.
Аспергилл дымящийся является оппортунистическим грибковым патогеном и наиболее распространенной причиной грибковой инвазивных легочных инфекций в ослабленном иммунитете хост 1, 2. Понимание того, как клетки иммунной системы хозяина распознавать и элиминировать Aspergillus является важной областью грибкового исследования, однако, имеющиеся в настоящее время фунгицидных анализы имеют существенные ограничения. Обычно используемые способы измерения фунгицидной активности , включают колориметрические анализы и определение колониеобразующих единиц 3, 4. Однако такие методы дают информацию о грибковой жизнеспособности в одной точке времени, а не просмотр динамического взаимодействия между хостом и патогеном. Соответственно, эти методы не могут принимать во внимание, был ли грибок был убит или просто (временно) ограничены в росте или метаболической активности. Мы разработали метод, способный наблюдающей fungiciДаль деятельность непосредственно и одновременно захватывая подробную информацию о фагоцитозе, миграции фагоцитов и ингибирование роста грибов.
Ранее протокол был опубликован с помощью визуализации в режиме реального времени в качестве средства для измерения фагоцитоз Candida Albicans с помощью клеточной линии мыши макрофагальной 5. Эта концепция в настоящее время разработана для решения дополнительно разрыва в знаниях в нашем понимании Aspergillus взаимодействия с иммунными клетками с использованием флуоресцентного Aspergillus репортерного (FLARE) конидии 6, 7, 8. Эти конидии выражают красный флуорофор (DsRed) и помечены со вторым флуорофоры (Alexa Fluor 633). После того, как FLARE конидии убита, он прекращает производить Dsred и остальной Dsred затухает, в то время как AF633 остается флуоресцентным и связанным с конидиями. Это создает четкое различие между живой и мертвой фуNGAL клетки во время получения изображений живых клеток и проточная цитометрии, а также позволяет отслеживать судьбы отдельных конидий после их взаимодействия с иммунными клетками.
Описанные анализы обеспечивают эффективный метод визуализации взаимодействия между принимающей иммунными клетками и Aspergillus , и будут иметь существенное значение в разгадке пути клеточной сигнализации , ответственный за противогрибковые эффекторные механизмы в врожденных иммунных клетках. Другие приложения включают визуализации , как изменения в росте Aspergillus, такие как переход от покоя к набухшим конидиям, или из набухших конидий гифа, влияют на распознавание и фагоцитарной функцию.
Следующий протокол подробно описывает, как получить человеческие моноциты и нейтрофилы; как подготовить FLARE конидии; и как захватить их ответы с видеомикроскопии и проточной цитометрии. Хотя использование иммунных клеток человека, выделенные из донорской крови, описано здесь, этометодика доказала одинаково эффективна с использованием различных популяций мышиных клеток.
Этот метод описывает инновационный метод в пробирке для изучения противогрибковой активности первичных фагоцитов человека против A. fumigatus с использованием флуоресцентного Aspergillus репортерного (FLARE) конидии, изображений живых клеток и проточной цитометрией. Предыдущие исследования продемонстрировали добавленную стоимость использования FLARE конидии как в естественных условиях в мышиной экспериментальной грибковой инфекции и в пробирке оценки противогрибкового иммунитета 6, 7. Сочетание FLARE конидии с этой техникой визуализации клеток следующего поколения живой позволяет задать для измерения жизнеспособности индивидуальных конидий во время динамических взаимодействий в пробирке.
Описанный метод имеет потенциал, чтобы исследовать конкретные роли и важность определенных клеточных процессов иммунных клеток на их противогрибковых ответы. Кроме того, противогрибковые реакции фагоцитов от конкретных пациентов, страдающих отопределенные единичные дефекты компонентов в их иммунной системе могут быть оценены более подробно. Очень ранние и начальные противогрибковые ответы могут быть подробно изучены в течение 6 часов непрерывной съемки. Это позволяет даже тонкие различия , чтобы быть обнаружены, например, скорость миграции фагоцитов к грибку, скорость интернализации, динамика фунгицидных событий 12, которые были бы неотличимо с использованием традиционных методов фагоцитоза.
Любой тип клеток может быть использован с помощью этого метода; типы клеток , используемые здесь , были выбраны потому , что эти фагоциты представляют собой первую и вторую линию обороны в человеческих дыхательных путях против A. fumigatus 13. Интересно, что очень четкие различия можно наблюдать между тем, как моноциты и нейтрофилы заниматься с отдыха и опухшие конидий и гиф. Моноциты едва ли переходить на конидии, в то время как нейтрофилы отображать гораздо больше миграционную активность. Дополнительный флуоресцентный МарKERS , такие как живые умерших маркеры на иммунные клетки может быть включен в анализе , чтобы дать ответ на выживание фагоцитарного следующего взаимодействия с Aspergillus. Интересные возможности применения в будущем для этой технологии включают в себя совместное культивирование различных типов клеток хозяина, последствия для противогрибковых реакций (например, макрофаги на эпителиального монослоя, моноцитов дендритные клетки вместе с нейтрофилами), а также измерения в реальном масштабе времени реактивная производство форм кислорода или нейтрофилы образование внеклеточной ловушки после стимуляции Aspergillus.
Несколько моментов необходимо отметить, чтобы использовать этот протокол, в первую очередь лабораторной установки требуемого: микроскоп с инвертированной стадии, климатическую камеру стабильной при температуре 37 ° C, и возбуждение / фильтры выбросов для DsRed (532/561 нм) и AF633 ( 633 нм). Способность микроскопа, чтобы сохранить клетки в фокусе и сохранить масло погружения (особенно актуально в мUlti-точка сбора) следует периодически контролировать из-за большой продолжительности визуализации. Для количественного определения фунгицидной активности проточной цитометрии средства требуются. Кроме того, соответствующие институциональные и этические допуски должны быть на месте, чтобы работать с здоровым донором и пациентом получены образцами крови и генетически измененными грибами. Настоятельно рекомендуется использовать свежие образцы крови (использование в тот же день), чтобы повысить жизнеспособность клеток и сохранить функциональность. В идеале, изоляция клеток выполняются сразу же после нанесения образцов крови и нейтрофилы изображаются сразу после изоляции.
В заключении следует отметить, метод визуализации живых клеток следующего поколения для оценки в большой противогрибковой активности подробно фагоцитов против A. fumigatus описано. Эта технология может обеспечить уникальное понимание отдельных клеточными грибковыми взаимодействий в ранней врожденной иммунной защите против Aspergillus.
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана MRC и Университета Абердина (MRC Центр медицинской микологии) и в Wellcome Trust Стратегическим Award – медицинской микологии грибной Immunology (SFB, JMB, JK, AW). Особую благодарность уделяется поддержке фонда Chloe. TMH поддерживается грантом Национального института здоровья (NIH, код RO1 093808) и Кеттеринг онкологического центра Memorial Sloan поддерживается NIH грант P30 CA008748. Кроме того, ТМЙ является исследователем в патогенезе инфекционных заболеваний при поддержке Wellcome Фонда Burroughs. Мы хотели бы поблагодарить Aberdeen Микроскопия и гистология фонд за их помощь и поддержку.
Glycerol | Sigma | G6279 | http://www.sigmaaldrich.com |
T75 flask | Greiner Bio-One | 658 175 | http://www.greinerbioone.com/ |
PBS | Gibco | 20012-019 | https://www.thermofisher.com/ |
Tween-80 | Fisher Scientific | 10592955 | https://nl.fishersci.com/ |
40 µm filter | Thermo Fisher Scientific | 22363547 | https://www.thermofisher.com/ |
15 ml Falcon tube | Greiner Bio-One | 188 261 | http://www.greinerbioone.com/ |
50 ml Falcon tube | Greiner Bio-One | 227 261 | http://www.greinerbioone.com/ |
MilliQ | Millipore | QGARD00R1 | Nanopure water works similarly. http://www.merckmillipore.com/ |
Biotin | Molecular Probes | B-6352 | https://www.thermofisher.com/uk/en/home/brands/molecular-probes.html |
DMSO | Sigma | D5879 | http://www.sigmaaldrich.com |
Streptavidin-AF633 | Molecular Probes | S-21375 | AF633 is the only tested fluorophore so far that remains visible in phagosomes. https://www.thermofisher.com/uk/en/home/brands/molecular-probes.html |
EDTA blood tubes | Greiner Bio-One | 455036 | Any blood tubes with an anti-coagulating agent should work. http://www.greinerbioone.com/en/start/ |
Ficoll-Paque Plus | GE Healthcare | 17-1440-03 | http://www3.gehealthcare.com/ |
Trypan blue | Thermo Fisher Scientific | SV3008401 | https://www.thermofisher.com/ |
HBSS | Gibco | 14170112 | https://www.thermofisher.com/uk/en/home/brands/gibco.html |
CD14 microbeads | Myltenyi Biotec | 130-050-201 | Other monocyte isolation methods can be used as well, we prefer this method as it gives a consistent high purity of monocytes without being labor intensive. http://www.miltenyibiotec.com/en/ |
MS Columns | Myltenyi Biotec | 130-042-201 | See comment at CD14 microbeads. http://www.miltenyibiotec.com/en/ |
RPMI + Glutamax | Gibco | 72400-021 | https://www.thermofisher.com/uk/en/home/brands/gibco.html |
CO2 independent medium | Thermo Fisher Scientific | 18045054 | Necessary if there is not sufficient CO2 exchange during imaging. https://www.thermofisher.com/uk/en/home |
µ-slide 8 well glass bottom | Ibidi | 80827 | This is the imaging dish that we use, however any glass imaging dish of proper size should work. http://ibidi.com/ |
UltraVIEW VoX 3D Live Cell Imaging System | Perkin Elmer | L7267000 | Includes volocity software for acquisition and analysis. http://www.perkinelmer.com/ |
Calcofluor white | Sigma | 18909 | http://www.sigmaaldrich.com/ |
Voriconazole | Sigma | PZ0005 | http://www.sigmaaldrich.com/ |
BD LSRII | BD Biosciences | Flowcytometer used. https://www.bdbiosciences.com/ |