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.
Nötrofiller insan dolaşımda bulunan tüm beyaz kan hücreleri en çok bulunan, mikroorganizmalara karşı konak savunmasında önemli bir rol oynamaktadır. Buna ek olarak, nötrofiller, tümör hücrelerinin immün gözetim merkezi bir rol oynar. Bunlar ya hidrojen peroksit ya da antikor-bağımlı hücre-aracılı sitotoksisite (ADCC) yoluyla kapsayan bir hücre teması-bağımlı mekanizma yoluyla tümör hücre ölümünü tümör hücrelerini tanıyan ve indükleme yeteneğine sahiptir. Anti-tümör aktivitesi olan nötrofiller, kanser hastalarının ve tümör taşıyan farelerin periferal kanından izole edilebilir. Bu nötrofiller önemli bir tümör sitotoksik aktivite gösteren sağlıklı bireylerden veya naif farelerin nötrofillerden ayırmak için, tümör tutulan nötrofilleri (TEN) olarak adlandırılır. Diğer beyaz kan hücreleri ile karşılaştırıldığında, nötrofiller, bir yoğunluk gradyanına tabi tutulduğunda bu mümkün a>% 98 saf nötrofil popülasyonu elde etmek için olan farklı kaldırma kuvveti göstermektedir. Bununla birlikte, ek olarakNormal yüksek yoğunluklu nötrofil nüfus (HDN) için, kanser hastalarında tümör-taşıyan farelerde, hem de kronik iltihaplı koşullar altında, belirgin bir düşük yoğunluklu nötrofil popülasyonları (LDN) dolaşım görünür. LDN mononükleer fraksiyonu ile birlikte arındırmak ve pozitif ya da negatif seçim stratejileri kullanılarak, tek çekirdekli hücrelerden ayrılabilir. Yalıtılmış nötrofiller saflığı akış sitometrisi ile belirlendikten sonra, bunlar, in vitro ve in vivo fonksiyonel deneylerde kullanılabilir. Biz, nötrofil, anti-tümör aktivitesini izlemek için yeteneklerini geçirmek için ve reaktif oksijen türlerini üretmek için, yanı sıra fagositik kapasitesi ex vivo olarak izleme teknikleri tarif eder. Biz ayrıca in vivo izlenmesi için nötrofilleri etiketlemek için teknikleri açıklar, ve in vivo olarak anti-metastatik kapasitesini belirlemek için. Bütün bu teknikler elde etmek ve anti-tümör ile karakterize nötrofilleri nasıl anlamak için gereklidirişlevi.
Nötrofiller başlangıçta işgal mikroorganizmalara karşı ilk savunma hattı olarak hizmet doğuştan gelen bağışıklık hücreleri olarak karakterize edildi. Bugün, nötrofiller daha fazla işlevleri geniş kapsamlı olduğu bilinmektedir, yabancı antijenlere karşı 1,2 adaptif immün yanıtları montaj hematopoezisi 3, anjiyogenez 4 düzenleyen ve 5 yara iyileşme müdahil olma. Buna ek olarak, nötrofiller bunların pro- ve anti-tümör faaliyetleri 6,7 sayesinde, tümör büyümesi ve metastaz ilerlemesini etkileyebilir. Nötrofiller, bir polimorfik segmentli çekirdeği ile karakterize edilir (bu nedenle polimorfonükleer (PMN) lökositlerin olarak da adlandırılır) ve en az üç granül ayrı alt sınıfları gibi salgı vezikülleri 8 (Şekil 1A-C) ihtiva ederler.
Nötrofiller, yüksek fagositik kapasitesi ve mikrobiyal ortadan kaldırılması için kritik yükseğe NADPH oksidaz aktiviteye sahip olan, ve en önemli kemokinlerin geniş salgılayanEk nötrofil ve inflamasyon 8,9 sitesine diğer bağışıklık hücrelerinin çekiş. Nötrofiller Toll benzeri reseptörler (TLR), dahil olmak üzere, yüzey reseptörleri büyük miktarda ekspresyonu ile karakterize edilir, C-tipi lektin Reseptörler (CLRs), reseptörü 3 (CD11b / CD18) ve diğer yapışma molekülleri (örneğin, L-selektin güzelleştirmek LFA-1, VLA-4 ve karsinoembriyonik antijen-ilişkili hücre adezyon molekülü 3 (CEACAM3 / CD66b)), kemokin reseptörleri (örneğin, CXCR1, CXCR2, CCR1, CCR2), kemo-çekici reseptörleri (örneğin, PAFR, LTB4 R ve C5aR) , sitokin reseptörleri (örneğin, G-CSFR, IL-1R, IL-4R, IL-12R, IL-18R, TNFR) reseptörleri (örneğin, FPR1-3) peptit formil ve Fc reseptörleri (örneğin, CD16 (FcyRIII İnsan nötrofil CD11b, CD15, CD16 ve CD66b lökosit işaretlerini kullanarak tanımlanır ise), CD32 (FcyRII) ve CD64 (FcyRI) 10. farelerde, nötrofiller genellikle, CD11b + Ly6G + olarak tanımlanır. Ayrıca, genel olarak doku içinde nötrofillerin tespiti için granül proteinleri miyeloperoksidaz (MPO) ve nötrofil elastaz (KD) için leke kabul edilmektedir.
Bu nötrofillerin farklı fonksiyonları aynı hücre ya da farklı hücre alt popülasyonları aracılık olup olmadığını hala belirsiz. Toplanan veriler pro-enflamatuar uyarıcı ve mikro-11,12 etkilenen plastisite yüksek derecede gösteren heterojen bir nötrofil nüfusu varlığı açısından göstermektedir. Fridlender ve ark., 13 fena halde yanlısı tümör özelliklere sahip, anti-tümör özellikleri ve N2 N1 olarak adlandırılan iki ana alt popülasyonları içine kanserinde nötrofillerin ayırdık. Kanserde, hem de kronik inflamasyon, T hücresi tepkilerini 14 bastırmak granülositik miyeloid kökenli bastırıcı hücreler (G-MDSCs) arasında oluşan ek bir alt-nüfusu vardır. G-MDSCs bir CD11b + LY6C ile karakterize edilen olgunlaşmamış miyeloid hücreler olduğu düşünülmektedirFarelerde 15 düşük Ly6G merhaba fenotip, insan 16 bir CD15 + / CD16 düşük fenotip yerken. G-MDSCs normal dolaşım nötrofil daha sitokinler ve kemokinlerin ise daha düşük düzeylerde arginaz ve miyeloperoksidaz yüksek seviyeleri ifade etmedi. Onlar daha az fagositer ve göçmen ama ROS 15,17,18 yüksek seviyelerde üretir. Mevcut yazıda anti-tümör özelliklere sahip nötrofillerin izolasyonu ve karakterizasyonu için bazı temel metodolojileri anlatacağız.
Nötrofiller insan dolaşımda tüm beyaz kan hücrelerinin büyük nüfusa teşkil ederken (45-70%; 1,800 – 6,000 / ul) -; 300-500 / ul% 15, farelerde, normal şartlar altında, 10 (yerine seyrek ). inflamasyon üzerine ve bazen kronik inflamasyon 7 bir devleti temsil kanser, istikrarlı nötrofil sayısı artar. Nötrofiller multipotent ortak miyeloid öncüsü (CMP) ce gelişirmiyeloblast aşamalarını (MB) promiyelositlerin (PM), miyelositler (MC), metamyelocytes (MM) ve bant hücreleri (BC) geçen bir farklılaşma sürecinde kemik iliğinde LLS, 8. Onlar dolaşıma 8 yayınlanmadan önce 7 gün – olgun, post-mitotik nötrofil 4 kemik iliği içinde kalabilir. Inflamatuar koşullarda uzatılabilir 12 saat, – kanda nötrofil cirosu 6 ortalama yarılanma ömrü genellikle hızlıdır. Uyarılmamış nötrofil forbol ester forbol 12 onları teşhir ederek, anti-tümörijenik aktivite, kemokinler, IL-8 (CXCL2), CCL2, CCL5 ve CXCL5 6,19 veya yapay naif nötrofillerin açığa elde edilebilir bir özellik, sınırlı -myristate 13-asetat (PMA) 6.
nötrofil sayısının düşük birlikte kan nötrofillerinin kısa yarı ömrü (~ 3-5 10 5 x) naif 6 1 ml kandan elde – 8 hafta eski fare, bunu yaptıkzordur, in vitro olarak farenin nötrofil dolaşım fonksiyonunu keşfetmek için. Bu zorluğun üstesinden gelmek için, diğer kaynaklar kullanılmaktadır. Örneğin, nötrofillerin büyük çoğunluğunun (tiyoglikolat suyu veya zimosan bir intraperitoneal enjeksiyondan sonra gibi), kemik iliği 20 veya steril enflamasyonun indüksiyonu, aşağıdaki periton elde edilebilir. Bu periton boşluğuna elde edilen nötrofiller herhangi bir anti-tümörijenik aktiviteye (yayınlanmamış gözlem) uygulamayın olmadığını belirtmek gerekir.
. 40 milyon kan nötrofilleri de kolayca 1 mi kanından izole edilebilir – Granot ark 6 BALB / c fareleri, 20 olacak şekilde, tümör ilerlemesi 6 (Şekil 2A) ile birlikte ağırlaştırmaktadır nötrofili geliştirmek Fare 4T1 meme karsinomu hücre soyu ile aşılanır ortotopikal görülmektedir 3-4 hafta sonrası tümör aşılama. Bu nötrofiller anti-tümör aktiviteleri edindikleri ve buna göre coi olmuşturamacıyla tanımlanmış tümör tutulan nötrofiller (TEN), saf nötrofil 6 (Şekil 2B) ayırt etmek için. Yüksek yoğunluklu nötrofiller (HDN, Şekil 1A) yüksek bir anti-tümör oluşturucu birlikte, kanser bağlamında üretilen düşük yoğunluklu nötrofiller (LDN, Şekil 1B) 21 değildir. Aynı zamanda, tümör taşıyan farelerin kemik iliği ve dalak yüksek yoğunluklu nötrofil, anti-tümör aktivitesi (yayınlanmamış veriler) sahiptir. Nötrofil artan miktarları ile, tümör progresyonu ile dalak, giderek büyüyen (splenomegali) haline unutulmamalıdır.
TEN spontan (MMTV PyMT ve MMTV Wnt1 meme tümörleri ve K-ras tahrik akciğer tümörlerinin) her iki dahil olmak üzere, diğer kanser modellerinde oluşturulur ve AT-3 (MMTV PyMT) ve E0771 meme karsinomu (enjekte edilir unutulmamalıdır Hücreler, LLC Lewis akciğer karsinoma hücreleri ve B16-F10 melanoma hücreleri) içerir. Bu tum nötrofil seferberlik Ancak, kapsamı3 hafta sonra 1 ml kanda 10 x 10 6 nötrofilleri – ya da modeller 5 ulaşan 4T1-aşılanmış farelerde çok daha azdır.
Nötrofiller tüm beyaz kan hücrelerinin en bol ve enfeksiyon ve inflamasyon durumlarında ilk müdahale vardır. Gibi, onlar dış uyaranlara karşı oldukça duyarlıdır ve kolayca aktive edilir. Buna ek olarak, nötrofiller, çok kısa bir yarı-ömre ve hızlı bir dönüşüm vardır. Birlikte, bu özellikler benzersiz deneysel stratejiler gerekli şekilde nötrofil, çalışan birkaç zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Örneğin, birkaç nötrofil arıtma stratejileri kendi artıları ve eksileri ile her vardır…
The authors have nothing to disclose.
ZG İsrail Bilim Vakfı (Hibe No 41/11) I-CORE Programından hibe tarafından desteklenmektedir, Abisch-Frenkel Vakfı, Rosetrees Güven, İsrail Kanser Araştırma Vakfı (ICRF – Araştırma Kariyer Geliştirme Ödülü) ve FİRMASI vakıf. ZGF İsrail Kanser Araştırma Vakfı (ICRF – Araştırma Kariyer Geliştirme Ödülü) hibe tarafından desteklenen, Sağlık Bakanlığı ve İsrail İsrail Akciğer Derneği Baş Bilim.
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 |