Summary

항 종양 특성을 가진 분리 및 호중구의 특성

Published: June 19, 2015
doi:

Summary

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.

Abstract

호중구 순환 모든 인간 백혈구의 가장 풍부한는 침입 미생물에 대한 숙주 방어에 중요한 역할을한다. 또한, 호중구는 종양 세포의 면역 감시에서 중심적 역할을한다. 이들은 어느 과산화수소 또는 항체 – 의존성 세포 매개 세포 독성 (ADCC)을 통해 관련된 세포 의존성 접촉 메커니즘을 통해 종양 세포의 사멸을 종양 세포를 인식하고 유도 할 수있는 능력을 가지고있다. 항암 활성을 갖는 호중구 암 환자의 종양 – 함유 마우스의 말초 혈액으로부터 분리 할 수​​있다. 이러한 호중구는 현저한 종양 세포 상해 활성을 보여 정상인 또는 나이브 마우스의 호중구 구별하는 종양 혼입 호중구 (TEN)를 지칭한다. 다른 백혈구에 비해 호중구 밀도 구배 실시 때 실현> 98 % 순수 호중구 집단을 얻을 수있다 다른 부력을 나타낸다. 그러나, 또한통상 고밀도 호중구 인구 (HDN)에, 암 환자에서 종양 – 함유 마우스에서뿐만 아니라 만성 염증성 조건 하에서 구별 저밀도 호중구 인구 (LDN)는 순환 나타난다. LDN는 단핵구 분획 공동 정제 및 양성 또는 음성 선별 전략을 사용하여 단핵 세포로부터 분리 될 수있다. 절연 호중구 순도 유동 세포 계측법에 의해 결정되면, 이들은 시험 관내생체 기능 분석에 사용될 수있다. 우리는 호중구의 항 종양 활성을 모니터링하는 능력 마이그레이션 및 반응성 산소 종을 생성 할뿐만 아니라 생체 탐식 능력을 모니터링하는 방법을 설명한다. 우리는 또한 생체 내 추적 호중구 레이블을 기술을 설명하고 생체 내에서 자신의 안티 전이성 용량을 확인할 수 있습니다. 이러한 모든 기술은 획득 및 항 종양 호중구를 특성화하는 방법을 이해하는데 필수적기능.

Introduction

호중구는 처음에 침입하는 미생물에 대한 첫 번째 줄에 방어 역할을 타고난 면역 세포 특징했다. 오늘은, 호중구가 더 많은 기능을 광범위한 것으로 알려져있다가, 외국 항원 1, 2에 적응 면역 반응을 장착 조혈 3, 4 혈관 신생을 조절하는 5 상처 치유에 관여된다. 또한, 호중구는 프로 및 항 종양 활동 -6,7-의 덕에 의해 종양의 성장 및 전이성 진행에 영향을 미칠 수있다. 호중구는 다형성 분할 핵을 특징으로한다 (따라서 다형 (PMN) 백혈구라고합니다) 적어도 세 과립의 별개의 서브 클래스뿐만 아니라 분비 소포 8 (그림 1A-C)를 포함한다.

호중구는 식균 높은 용량 및 미생물 제거를위한 임계 높은 NADPH 옥시 다제 활성을 갖는 한에 중요한 케모카인의 다양한 분비추가 호중구 염증 8,9의 사이트에 다른 면역 세포의 견인. 호중구는 수신자와 같은 수용체 (TLR들)을 포함한 표면 수용체의 대량 발현을 특징으로, C 형 렉틴 수용기 ​​(CLRS)는, 수용체 3 (하여 CD11b / CD18)과 다른 부착 분자 (예를 들어, L 셀렉틴을 보완 LFA-1, VLA-4 및 carcinoembryonic 항원 관련 세포 부착 분자 (3) (CEACAM3 / CD66b)), 케모카인 수용체 (예, CXCR1, CXCR2, CCR1, CCR2), 화학 유인 물질 수용체 (예, PAFR, LTB 4 R 및 C5aR) 사이토 카인 수용체 (예, G-CSFR, IL-1R, IL-4R, IL-12R, IL-18R, TNFR)은 수용체 (예 FPR1-3) 펩타이드를 포르 밀, 및의 Fc 수용체 (예를 들어, CD16 (FcγRIII 인간의 호중구는 CD11b를, CD15, CD16와 CD66b 백혈구 마커를 사용하여 식별되는 반면), CD32 (FcγRII) 및 CD64 (FcγRI) 10. 마우스에서 호중구는 일반적으로는 CD11b + Ly6G +로 식별됩니다. 또한 일반적으로 조직에서 호중구의 검출을위한 과립 단백질 된 myeloperoxidase (MPO) 및 호중구 엘라 스타 제 (NE)에 대한 얼룩 허용됩니다.

그것은 호중구의 다양한 기능이 동일하거나 별개의 셀에 의해 세포의 서브 모집단에 의해 매개되는지 아직 불분명하다. 축적 된 데이터는 염증성 자극과 미세 환경의 영향 11,12 가소성의 높은 정도를 나타내는 이종의 인구 호중구의 존재를 시사한다. Fridlender 등. (13)는 크게 프로 종양 특성을 가진 항 종양 특성 및 N2로 N1 불리는 두 개의 주요 하위 집단으로 암의 호중구를 분할했다. 암뿐만 아니라 만성 염증, T 세포 반응을 억제 과립 14 골수 유래 세포 억제제 (G-MDSCs)로 구성된 부가적인 서브 집단이있다. G-MDSCs이는 CD11b + Ly6C 특징으로 미성숙 골수 세포로 간주됩니다쥐 15 낮은 Ly6G 안녕하세요 표현형, 인간의 16 CD15 + / CD16 낮은 표현형을하면서. G-MDSCs 정상 순환 호중구보다 사이토 카인과 케모카인의 동안 낮은 수준을 아르 기나과 마이 엘 로퍼 옥시 다제의 높은 수준을 표현한다. 그들은 이하 식세포 및 이동성을하지만 ROS 15,17,18 높은 수준의 생산. 본 논문에서는 항 종양 특성을 가진 호중구의 분리 및 특성에 대한 몇 가지 기본적인 방법을 설명합니다.

호중구는 인간의 순환에서 모든 백혈구의 가장 큰 인구를 구성하는 동안 (45~70%; 1,800 – 6,000 / μL) -; 300-500 / μL 15 %, 생쥐에서 정상 조건 하에서, 그들은 10 (오히려 드문 드문 ). 염증에 따라 때때로 만성 염증 (7)의 상태를 나타내는 암에 지속적으로 호중구 수가 증가한다. 호중구는 다 능성 일반적인 골수 전구체 (CMP) CE에서 개발골수성의 단계 (메가 바이트), promyelocytes (오후), myelocytes (MC), metamyelocytes (MM) 및 밴드 세포 (BC)를 통과하는 분화 과정을 통해 골수의 재편, 8. 그들은 순환 (8)에 공개되기 전에 7 일 – 성숙, 후 유사 분열 호중구는 4 골수 내에 남아있을 수 있습니다. 염증 상태에 따라 연장 될 수있다 12 시간 – 혈중 호중구 매​​출 6의 평균 반감기 일반적으로 빠르다. 비자극 호중구는 포르 볼 에스테르 포르 볼 (12)에 노출시킴으로써 항 – 종양 활성, 케모카인 IL-8 (CXCL2), CCL2, CCL5 및 CXCL5 6,19 또는 인위적으로 나이브 호중구를 노출시킴으로써 얻어 질 수있는 기능을 제한적 -myristate 13 아세테이트 (PMA) 6.

호중구의 낮은 번호와 함께 혈액 호중구의 짧은 반감기 (~ 3-5 10 5 ×) 순진한 (6) 1 ml의 혈액에서 달성 – 8 주 이전 마우스, 그것을 만든어려운 시험 관내에서 마우스 호중구 순환의 기능을 탐구한다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 다른 소스가 이용되고있다. 예를 들면, 호중구의 다수는 (티오 글리콜 레이트 브로 쓰 또는 자이 모산의 복강 내 주사 한 후, 예) 골수 20 무균 염증 유도 다음 복막로부터 획득 될 수있다. 이는 복강 호중구로부터 얻어지는 모든 항 종양 활성 (미공개 관찰)을 발휘하는 것은 아니다.

. 40,000,000 혈액 호중구 용이 1 mL의 혈액으로부터 분리 할 수있다 – Granot 6은 BALB / c 마우스 (20)가되도록 종양 진행 (6) (도 2A)으로 악화 호중구를 개발 마우스 4T1 유방 암종 세포주 동소 접종 관찰 3-4주 후 종양 접종. 이러한 호중구 항암 활동을 획득하고 이에 따라 COI왔다순서 네드 종양 동반 된 호중구 (TEN)는 순진한 호중구 (6) (그림 2B)와 구별한다. 고밀도 호중구 (HDN,도 1a)가 높은 항 종양이지만, 암의 문맥에서 생성 저밀도 호중구 (LDN,도 1b) (21)는 그렇지 않다. 또한, 종양 – 함유 마우스의 골수 및 비장으로부터 고밀도 호중구는 항 종양 활성 (미공개 데이터)를 갖는다. 그것은 호중구의 양의 증가와 함께, 종양 진행과 비장 서서히 확대 (비장)을가되도록 유의해야한다.

그것은 10도 자연 (MMTV-PyMT 및 MMTV-Wnt1 유방 종양과 K-RAS 중심의 폐 종양) 모두를 포함하는 암의 다른 모델에서 생성 및 AT-3 (MMTV-PyMT)과 E0771의 유방암 (주입 주목해야한다 세포, LLC 루이스 폐 암종 세포 및 B16-F10 흑색 종 세포). 이 다치거나에서 호중구 동원하지만, 범위삼주 후 1 ml의 혈액에서 10 × 10 6 호중구 – 또는 모델 5에 도달, 4T1-접종 생쥐보다 훨씬 적습니다.

Protocol

동물 5-7 주령 BALB / c 마우스는 할란 (이스라엘)에서 구입. 동물과 관련된 모든 실험은 히브리 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)에 의해 승인되었다. 인간의 샘플 : 암 환자와 건강한 자원자에서 혈액의 컬렉션을하다 사 병원 임상 시험 심사위원회 (IRB) 승인을 받았다. 유방암 마우스 모델을 사용하여 생체 내에서 항암 특성을 가진 호중구 1. 유도. <p class="jove_…

Representative Results

최근의 연구에서 우리는 호중구 6 항 전이 기능을 확인 하였다. 종양 베어링 마우스에서 호중구는 세포 독성 표현형을 획득하고 종양 세포 (6)를 죽일 수있는 능력을 가지고있다. 이는 현저한 항 종양 효과가없는 6 나이브 마우스의 호중구는 대조적이다. 프로토콜 절에 설명 된 여러 기술은 시험 관내 및 생체 내 6 항 종양 호중구 기능 연구를 위해 사용되어?…

Discussion

호중구는 모든 백혈구 가장 풍부하며, 감염 및 염증의 경우 최초 대응한다. 이와 같이, 이들은 외부 큐에 매우 민감하고 쉽게 활성화된다. 또한, 호중구는 매우 짧은 반감기 및 빠른 회전율을 갖는다. 함께, 이러한 특성은 독특한 실험적인 전략이 필요되도록 호중구, 작업에 여러 가지 어려움을 올립니다. 예를 들어, 여러 호중구 정화 전략은 자신의 장점과 단점 각이있다.

호?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ZG는 이스라엘 과학 재단 (부여 번호 11분의 41)의 I-CORE 프로그램에서 보조금 지원, Abisch-Frenkel 재단, Rosetrees 신뢰, 이스라엘 암 연구 재단 (ICRF – 연구 경력 개발 상) 및 관심사 재단. ZGF가 이스라엘 암 연구 재단 (ICRF – 연구 경력 개발 상)에서 보조금 지원, 건강의 이스라엘 정부와 이스라엘 폐 협회의 수석 과학자.

Materials

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

References

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Citer Cet Article
Sionov, R. V., Assi, S., Gershkovitz, M., Sagiv, J. Y., Polyansky, L., Mishalian, I., Fridlender, Z. G., Granot, Z. Isolation and Characterization of Neutrophils with Anti-Tumor Properties. J. Vis. Exp. (100), e52933, doi:10.3791/52933 (2015).

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