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.
العدلات، والأكثر وفرة من كل خلايا الدم البيضاء في الدورة الدموية البشري، ولعب دورا هاما في الدفاع المضيف ضد الميكروبات الغازية. بالإضافة إلى ذلك، العدلات تلعب دورا مركزيا في المراقبة المناعية للخلايا السرطانية. لديهم القدرة على التعرف على الخلايا السرطانية واستحثاث موت الخلايا السرطانية إما من خلال آلية تعتمد على الاتصال الخلية التي تنطوي على بيروكسيد الهيدروجين أو من خلال بوساطة الخلايا السمية الخلوية التي تعتمد على الأجسام المضادة (ADCC). العدلات مع النشاط المضادة للورم يمكن عزلها من الدم المحيطي من مرضى السرطان والفئران الحاملة للورم. وتسمى هذه العدلات العدلات-مجرور الورم (TEN) لتمييزها عن العدلات من الأصحاء أو الفئران السذاجة التي لا تظهر أي نشاط كبير الورم السامة للخلايا. مقارنة مع خلايا الدم البيضاء الأخرى، تظهر العدلات الطفو مختلفة مما يجعل من الممكن الحصول على> 98٪ سكان العدلة نقية عندما تتعرض لزيادة الكثافة. ومع ذلك، بالإضافةإلى عالية الكثافة الطبيعي سكان العدلة (HDN)، في المرضى الذين يعانون من السرطان في الفئران الحاملة للورم، وكذلك في ظل ظروف التهابات مزمنة، تظهر السكان منخفض الكثافة العدلات متميز (LDN) في الدورة الدموية. LDN شارك في تنقية مع الكسر وحيدات النوى ويمكن فصلها عن الخلايا وحيدة النواة باستخدام استراتيجيات إيجابية أو سلبية الاختيار. مرة واحدة يتم تحديد نقاء العدلات معزولة عن طريق التدفق الخلوي، ويمكن استخدامها لفي المختبر وفي الجسم الحي المقايسات الفنية. وصفنا التقنيات لرصد النشاط المضادة للورم من العدلات، وقدرتهم على الهجرة، وإنتاج أنواع الاكسجين التفاعلية، فضلا عن رصد قدرتها أكلة خارج الحي. نحن أيضا وصف أساليب لتسمية العدلات في الجسم الحي تتبع، وتحديد قدراتها المضادة للالمنتشر في الجسم الحي. كل هذه التقنيات ضرورية لفهم كيفية الحصول على وتميز العدلات مع المضادة للورموظيفة.
تميزت في البداية العدلات كما الخلايا المناعية الفطرية التي تكون بمثابة خط الدفاع الأول ضد الميكروبات الغازية. اليوم أنه من المعروف أن العدلات وظائف بعيدة المدى أكثر من ذلك، بالتورط في تصاعد الاستجابات المناعية التكيفية ضد المستضدات الأجنبية 1،2، تنظم تكون الدم 3، 4 الأوعية الدموية والتئام الجروح 5. بالإضافة إلى ذلك، قد العدلات يؤثر على نمو الورم النقيلي والتقدم بحكم المؤيدة والمضادة للورم أنشطتها 6،7. وتتميز العدلات من قبل نواة مجزأة متعددة الأشكال (ومن هنا وصف النوى (PMN) الكريات البيض)، وتحتوي على الأقل ثلاثة أقسام فرعية متميزة من حبيبات فضلا عن حويصلات إفرازية 8 (الشكل 1A-C).
العدلات تمتلك القدرة أكلة عالية وNADPH عالية النشاط أوكسيديز حاسم للقضاء على الجراثيم، وتفرز مجموعة واسعة من كيموكينات هامة لفيالجر العدلات إضافية والخلايا المناعية الأخرى إلى موقع الالتهاب 8،9. وتتميز العدلات عن طريق التعبير عن كمية كبيرة من المستقبلات السطحية بما في ذلك تول مثل مستقبلات (TLRs)، C-نوع كتين المستقبلات (CLRs)، تكمل مستقبلات 3 (CD11b / CD18) وجزيئات الالتصاق الأخرى (على سبيل المثال، L-selectin، LFA-1، VLA-4 و سرطاني مضغي المتعلقة مستضد التصاق الخلايا جزيء 3 (CEACAM3 / CD66b))، مستقبلات chemokine (على سبيل المثال، CXCR1، CXCR2، CCR1، CCR2)، مستقبلات جاذب كيميائي (على سبيل المثال، PAFR، LTB 4 R وC5aR) ، مستقبلات خلوى (على سبيل المثال، G-CSFR، IL-1R، IL-4R، IL-12R، IL-18R، TNFR)، فورميل الببتيد مستقبلات (على سبيل المثال، FPR1-3)، ومستقبلات التيسير (على سبيل المثال، CD16 (FcγRIII )، CD32 (FcγRII)، وCD64 (FcγRI) (10). وفي الفئران، وعادة ما حددت العدلات كما CD11b + + Ly6G، في حين يتم تحديد العدلات الإنسان باستخدام CD11b، CD15، CD16 و CD66b علامات الكريات البيض. ومن المتفق عليه إلى وصمة عار لالميلوبيروكسيداز البروتينات الحبيبية (MPO) والإيلاستاز العدلات (NE) للكشف عن العدلات في الأنسجة.
فإنه لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت تتوسط وظائف متنوعة من العدلات من قبل الخلية نفسها أو عن طريق متميز خلية الفرعية من السكان. وتشير البيانات المتراكمة عن وجود سكان العدلة غيروي المنشأ الذي يظهر درجة عالية من المرونة المتضررين من المحفزات الموالية للالتهابات والمكروية 11،12. Fridlender وآخرون 13 قسمت بشكل صارخ العدلات في السرطان إلى اثنين من السكان الفرعي رئيسي يسمى N1 مع خصائص مضادة للورم وN2 مع خصائص الموالية للورم. في السرطان، وكذلك في الالتهابات المزمنة، هناك إضافي السكان الفرعية يتألف من خلايا المحببات المستمدة النخاعي القامع (G-MDSCs) التي تقمع T استجابات الخلايا 14. تعتبر G-MDSCs أن تكون خلايا الدم النخاعي غير ناضجة تتميز CD11b + Ly6Cانخفاض Ly6G النمط الظاهري مرحبا في الفئران 15، في حين وجود CD15 + / CD16 النمط الظاهري انخفاض في الإنسان 16. G-MDSCs تعبير عن مستويات أعلى من أرجيناز والميلوبيروكسيداز، في حين انخفضت مستويات السيتوكينات وكيموكينات من العدلات تعميم العادية. فهي أقل أكلة والمهاجرة، ولكن إنتاج مستويات أعلى من ROS 15،17،18. في هذه الورقة سنقوم بشرح بعض المنهجيات الأساسية لعزل وتوصيف العدلات مع خصائص مضادة للورم.
في حين تشكل العدلات أكبر عدد من السكان من جميع خلايا الدم البيضاء في الدورة الدموية البشري (45-70٪، 1800 – 6000 / ميكرولتر)، في الفئران، في ظل ظروف طبيعية، فهي قليلة نسبيا (10-15٪؛ 300-500 / ميكرولتر ). يزيد عدد العدلات باطراد على الالتهاب وأحيانا في مرض السرطان، وهو ما يمثل حالة من التهاب مزمن 7. العدلات من تطوير متعددة القدرات السلائف النخاعي المشترك (CMP) مLLS في نخاع العظم، من خلال عملية التمايز اجتياز مراحل myeloblasts (MB)، promyelocytes (PM)، myelocytes (MC)، metamyelocytes (MM) والخلايا الفرقة (BC) 8. قد تبقى ناضجة، العدلات بعد الإنقسامية داخل نخاع العظام ل4-7 أيام قبل أن يتم الإفراج عنهم لتداول 8. دوران العدلات في الدم عادة ما يكون سريعا بمعدل نصف عمر 6-12 ساعة، والتي قد تطول في ظل ظروف التهابات. العدلات Unstimulated محدودة النشاط المضادة للمكون للأورام، وهي الميزة التي يمكن الحصول عليها من خلال تعريض العدلات ساذجة إلى كيموكينات IL-8 (CXCL2)، CCL2، CCL5 وCXCL5 6،19 أو مصطنع، من خلال تعريضهم لphorbol phorbol استر 12 -myristate 13-خلات (PMA) 6.
وقصيرة العمر النصفي للالعدلات الدم جنبا إلى جنب مع انخفاض عدد العدلات (~ 3-5 × 10 5) تحققت من 1 ملليتر دم من السذاجة 6-8 الاسبوع الماوس القديم، جعلت منصعوبة في استكشاف وظيفة تعميم الماوس العدلات في المختبر. للتغلب على هذه الصعوبة، وقد تم استخدام مصادر أخرى. على سبيل المثال، يمكن الحصول على أعداد كبيرة من العدلات من نخاع العظم 20 أو الصفاق بعد تحريض التهاب عقيم (على سبيل المثال، بعد الحقن داخل الصفاق من thioglycollate مرق أو زيموزان A). تجدر الإشارة إلى أن العدلات تم الحصول عليها من التجويف البريتوني لا تمارس أي نشاط مضاد للمكون للأورام (المراقبة غير منشورة).
. غرانوت آخرون 6 وحظ أن الفئران BALB / ج تلقيح orthotopically مع الماوس 4T1 الثدي خط خلية سرطان تطوير العدلات الذي تفاقم مع ورم تقدم 6 (الشكل 2A)، بحيث 20-40000000 العدلات الدم يمكن عزلها من 1 ملليتر دم 3-4 أسابيع بعد ورم التلقيح. وقد اكتسبت هذه العدلات الأنشطة المضادة للورم، وكانت وفقا لذلك لجنة المحيط الهنديالعدلات NED-مجرور الورم (TEN)، وذلك لتمييزها عن العدلات ساذجة 6 (الشكل 2B). في حين العدلات عالية الكثافة (HDN، الشكل 1A) هي غاية المضادة للمكون للأورام، العدلات منخفض الكثافة (LDN، الشكل 1B) ولدت في سياق السرطان ليست 21. أيضا، العدلات عالية الكثافة من نخاع العظم والطحال من الفئران الحاملة للورم لديها النشاط المضاد للورم (بيانات غير منشورة). وتجدر الإشارة إلى أنه مع تطور الورم يصبح الطحال تدريجيا (تضخم الطحال)، مع كميات متزايدة من العدلات.
تجدر الإشارة إلى أن TEN يتم إنشاؤها أيضا في نماذج أخرى من السرطان بما في ذلك كل من العفوية (MMTV-PyMT وMMTV-Wnt1 الأورام الثديية وك رأس أورام الرئة مدفوعة) وحقن (AT-3 (MMTV-PyMT) وسرطان الثدي E0771 الخلايا، LLC ويس خلايا سرطان الرئة وخلايا سرطان الجلد B16-F10). ومع ذلك، فإن مدى تعبئة العدلات في هذه تومأو نماذج أقل بكثير من الفئران 4T1 تلقيح، تصل إلى 5-10 × 10 6 العدلات في 1 ملليتر دم بعد 3 أسابيع.
العدلات هي الأكثر وفرة من كل خلايا الدم البيضاء وهي أول المستجيبين في حالات العدوى والالتهابات. على هذا النحو، فهي حساسة للغاية لمنبهات خارجية ويتم تفعيلها بسهولة. بالإضافة إلى ذلك، العدلات لها قصيرة جدا نصف العمر ودوران سريع. معا، وهذه الخصائص تثير عدة صعوبات في ال?…
The authors have nothing to disclose.
ويدعم ZG من المنح المقدمة من برنامج I-CORE من مؤسسة العلوم إسرائيل (منحة رقم 41/11)، ومؤسسة Abisch-فرنكل، والثقة Rosetrees، ومؤسسة أبحاث السرطان إسرائيل (ICRF – جائزة التطوير المهني للبحوث) و قلق المؤسسة. ويدعم ZGF من المنح المقدمة من مؤسسة إسرائيل لأبحاث السرطان (ICRF – جائزة التطوير المهني للبحوث)، كبير العلماء في وزارة الصحة الإسرائيلية وجمعية الرئة إسرائيل.
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 |