כאן, אנו מתארים פרוטוקול להעריך פעילות אנטי-פטרייתית של תאי מערכת חיסון אנושיים עיקריים בזמן אמת באמצעות נבגי כתב ניאון אספרגילוס בשיתוף עם מיקרוסקופ וידאו חי התאים cytometry זרימה. נתונים המופקים לספק תובנה אינטראקציות אספרגילוס cell- מארח כגון פעילות קוטלת פטריות, phagocytosis, נדידת תאים ועיכוב של גידול פטרייתי.
אספרגילוס fumigatus הוא פתוגן פטרייתיים אופורטוניסטי גרימת זיהומים פולשניים ב המארחים מדוכאי חיסון עם שיעור מקרה תמותה גבוה. מחקר חוקר תגובות חיסוניות נגד fumigatus א הוגבל על ידי חוסר מבחן עקבי ואמין למדידת הפעילות אנטי-פטרייתית של תאי מערכת חיסון ספציפיים במבחנה. שיטה חדשה מתואר להעריך את הפעילות נגד פטריות של מונוציטים ו נויטרופילים הראשוני מתורמים אדם נגד fumigatus א באמצעות פלורסנט אספרגילוס Reporter (Flare) נבגים. נבגים אלה מכילים כתב dsRed מקודדים גנטי, אשר באה לידי ביטוי constitutively ידי נבגי התלקחות חיים, ו מסומנות חיצוני עם אלקסה פלואוריד 633, אשר עמיד בפני פירוק בתוך phagolysosome, ובכך מאפשרים הבחנה בין נבגי fumigatus א מתו לחיות. מיקרוסקופ וידאו ו- flow cytometry לאחר מכן הם רגילים לחזות אינטראקציהיון בין נבגים ותאי חיסון מולדים, הערכת פעילות קוטלת פטריות בזמן גם לספק שפע של מידע על גירת תָא בַּלעָן, phagocytosis ואת עיכוב צמיחה פטרייתיים. שיטה חדשנית זו כבר סיפקה תובנות חדשות ומלהיבות לתוך אינטראקציה מארח הפתוגן של תאי מערכת החיסון הראשוני נגד fumigatus א. חשוב לציין את התקנת המעבדה נדרשת לבצע assay זה, כולל מיקרוסקופיה ההכרחי cytometry זרימת מתקנים, ואת היכולת לעבוד עם דם תורם אנושי ופטריות מניפולציות גנטיות. עם זאת, assay זה הוא מסוגל לייצר כמויות גדולות של נתונים יכול לחשוף מידע מפורט לגבי התגובה נגד הפטריות. פרוטוקול זה שימש בהצלחה לחקור את האינטראקציה מארח הפתוגן של תאי מערכת החיסון הראשוני נגד fumigatus א.
חשוב לציין את התקנת המעבדה נדרשת לבצע assay זה, כולל מיקרוסקופיה ההכרחי cytometry זרימת facilities, ואת היכולת לעבוד עם דם תורם אנושי ופטריות מניפולציות גנטיות. עם זאת, assay זה הוא מסוגל לייצר כמויות גדולות של נתונים יכול לחשוף מידע מפורט לגבי התגובה נגד הפטריות. פרוטוקול זה שימש בהצלחה לחקור את האינטראקציה מארח הפתוגן של תאי מערכת החיסון הראשוני נגד fumigatus א.
אספרגילוס fumigatus הוא פתוגן פטרייתיים אופורטוניסטי והגורם פטרייתי הנפוץ ביותר של דלקות ריאות פולשנית בבית המארח 1 מדוכאי החיסון, 2. הבנה כיצד חיסון תאי מארח לזהות ולסלק אספרגילוס הוא אזור חשוב של מחקר פטרייתיים, לעומת זאת, מבחני קוטל הפטריות זמינים כרגע יש מגבלות משמעותיות. בדרך כלל שיטות המשמשות למדידת פעילות קוטלת פטריות כוללות מבחני colorimetric ונחישות של יחידות מושבה להרכיב 3, 4. עם זאת, שיטות כאלה לספק מידע על כדאיות פטרייתיים בנקודת זמן אחת במקום להציג את האינטראקציה הדינמית בין המארח הפתוגן. בהתאם לכך, השיטות האלה לא יכולות לקחת בחשבון אם פטרייה כבר נהרגה או פשוט (באופן זמני) מוגבל בצמיחה או פעילות מטבולית. פיתחנו שיטה המסוגלת התבוננות fungiciדאל פעילות ישירות תוך לכידת מידע מפורט בו זמנית לגבי phagocytosis, הגירה תָא בַּלעָן ועיכוב של גידול פטרייתי.
בעבר, פרוטוקול פורסם באמצעות הדמיה בזמן אמת כאמצעי למדוד phagocytosis של קנדידה אלביקנס ידי קו התא מקרופאג עכבר 5. מושג זה עתה פותח עוד יותר להתייחס לפער בידע בהבנתנו אינטראקציות אספרגילוס עם תאי מערכת חיסון על ידי ניצול פלורסנט אספרגילוס Reporter (Flare) נבגים 6, 7, 8. נבגים אלה מבטאים fluorophore אדום (dsRed) ו מסומנים עם fluorophore שני (Alexa פלואוריד 633). לאחר התלקחות conidium נהרג, הוא מפסיק לייצר dsRed ואת הנותרים dsRed דוהה, בעוד AF633 נשאר פלורסנט וכרוך אל נבגים. זה יוצר הבחנה ברורה בין פו מת לחיותתאים NGAL במהלך ההדמיה תא חי cytometry זרימה, ומאפשר מעקב של גורל נבגים בודדים הבאים האינטראקציה שלהם עם תאי מערכת החיסון.
מבחני המתוארים לקבוע דרך יעילה לדמיין את האינטראקציה בין תאי מארחים חיסוניים אספרגילוס ויהיה בעל ערך רב גם חשיפה של מסלולי הסלולר האיתות אחראים מנגנוני מפעיל נגד פטריות תאים חיסוניים מולדים. יישומים אחרים כוללים לדמיין כיצד שינויים בצמיחה אספרגילוס, כגון מתג מן נח אל נבגים נפוחות, או מן נבגים נפוחות כדי העובש, להשפיע הכרה תָא בַּלעָן ולתפקד.
הפרוטוקול הבא מתאר בפירוט כיצד להשיג מונוציטים אדם נויטרופילים; כיצד להכין את נבגי ההתלקחות; ואיך לתפוס את תגובותיהם עם מיקרוסקופ וידאו cytometry זרימה. למרות השימוש בתאי חיסון אנושיים שבודדים מדם תורם מתואר כאן, זההטכניקה הוכיחה פחות אפקטיבית תוך שימוש במגוון של אוכלוסיות תאים בעכברים.
שיטה זו מתארת חדשני בשיטה במבחנה ללמוד את הפעילות נגד פטריות של פגוציטים העיקרי אדם נגד fumigatus א באמצעות פלורסנט אספרגילוס Reporter (Flare) נבגים, הדמיה תא חי cytometry הזרימה. מחקרים קודמים הוכיחו את הערך המוסף של שימוש התלקחות נבגים הן in vivo ב זיהום פטרייתי בעכברים ניסיוני בהערכה במבחנה של חסינות נגד פטריות 6, 7. שילוב התלקחות נבגים עם טכניקת הדמיה תא חי הדור הבא זה מאפשר התקנה למדוד כדאיות של נבגים בודדים במהלך אינטראקציות דינמי במבחנה.
השיטה המתוארת יש פוטנציאל לחקור את התפקידים הספציפיים ואת החשיבות של תהליכים תאיים מסוימים של תאי מערכת החיסון על התגובות נגד פטריות שלהם. בנוסף, תגובות נגד פטריות של פגוציטים מחולי סובלים ספציפייםניתן להעריך מוגדר פגמים רכיב בודד במערכת החיסונית שלהם ביתר פירוט. מאוד מוקדמות ראשוניות ניתן ללמוד תגובות נגד פטריות בפירוט רב מעל 6 שעות של הדמיה רציפה. זה מאפשר אפילו הבדלים דקים כדי להתגלות, כגון מהירות של הגירה תָא בַּלעָן לכיוון הפטרייה, שיעורי ההפנמה, הדינמיקה של האירועים קוטל פטריות 12, אשר יהיה undistinguishable בשיטות phagocytosis קונבנציונאלי.
כל סוג תא יכול לשמש בשיטה זו; סוגי התאים המשמשים כאן נבחרו משום פגוציטים אלה מהווים את הקווים הראשונים ושניים של הגנה על דרך הנשימה האנושית נגד fumigatus א 13. מעניין, מאוד הבדלים ברורים ניתן להבחין בין כמה מונוציטים ו נויטרופילים לעסוק עם מנוחת נבגי נפוחות עובש. המונוציטים בקושי להעביר נבגים, בעוד נויטרופילים להציג הרבה פעילות נודדת יותר. mar פלורסנט נוסףKERS כגון סמנים חי-מת על תאי מערכת החיסון יכולה להיכלל assay לספק תובנות הישרדות תָא בַּלעָן הבאים אינטראקציות עם אספרגילוס. יישומים עתידיים פוטנציאליים מעניין לטכנולוגיה זו כוללים את שיתוף התרבות של סוגי תאים המארח שונים, ההשלכות לתגובות נגד פטריות (למשל, מקרופאגים על monolayer אפיתל, תאים דנדריטיים הנגזרות מונוציטים יחד עם נויטרופילים), וכן מדידה בזמן אמת של תגובתי ייצור מיני חמצן או היווצרות מלכודת תאי נויטרופילים בעקבות גירוי עם אספרגילוס.
כמה נקודות צריכות לציין להשתמש בפרוטוקול זה, ובראשונה התקנת המעבדה נדרשת: מיקרוסקופ עם במה הפוכה, בתא סביבתי יציב על 37 מעלות צלזיוס, ואת העירור / מסנני פליטה עבור dsRed (532/561 ננומטר) ו AF633 ( 633 ננומטר). היכולת של מיקרוסקופ כדי לשמור על התאים בפוקוס ולשמור על טבילת השמן (רלוונטי במיוחד במהלך מטררכישת ulti נקודות) יש לעקוב באופן תקופתי בשל משך ההדמיה הארוך. עבור כימות של פעילות קוטלת פטריות cytometry זרימת מתקנים נדרשים. בנוסף, אישורים מוסדיים אתיים ראויים צריכים להיות במקום לעבוד עם תורם בריא ודגימות דם נגזר חולה ופטריות מניפולציות גנטיות. מומלץ מאוד להשתמש בדגימות דם טרי (שימוש באותו יום) כדי להגדיל את כדאיות התא ולשמר פונקציונליות. באופן אידיאלי, בידוד של תאים מבוצע מייד לאחר ציור דגימות דם נויטרופילים הם צלמו מייד לאחר בידוד.
לסיכום, טכניקה הדמיה תא חי הדור הבא להעריך בפעילות נגד פטריות תָא בַּלעָן בפירוט רב נגד fumigatus א מתואר. טכנולוגיה זו יכולה לספק תובנה ייחודית אינטראקציות תא-פטרייתי בודדת גנויות חיסון מולדות מוקדם נגד אספרגילוס.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי MRC ואוניברסיטת אברדין (מרכז MRC עבור מיקולוגיה רפואי) ועל ידי פרס אסטרטגיים קרן Wellcome – אימונולוגיה פטרייתיים מיקולוגיה רפואי (SFB, JMB, JK, AW). תודה מיוחדת ניתנת תמיכה מקרן קלואי. TMH נתמך על ידי מענק מטעם המכון הלאומי לבריאות (NIH, קוד RO1 093,808) ובמרכז הסרטן ממוריאל סלואן קטרינג נתמך על ידי CA008748 P30 מענק NIH. בנוסף, TMH הוא חוקר בפתוגנזה של מחלות זיהומיות הנתמכות על ידי קרן Wellcome בורוז. אנו מבקשים להודות מיקרוסקופית אברדין מתקן היסטולוגיה עבור עזרתם ותמיכתם.
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/ |