يعرض هذا البروتوكول وسيلة فعالة وموثوق بها لبالنقل الإنسان THP-1 الضامة مع سيرنا أو DNA البلازميد بواسطة Electroporation للمع ارتفاع كفاءة ترنسفكأيشن عالية مع الحفاظ على حيوية الخلية والقدرة بلعم الكاملة عن التمايز والاستقطاب.
الضامة، واللاعبين الرئيسيين من الاستجابة المناعية الفطرية، هي في محور الأبحاث التعامل مع توازن الأنسجة أو مختلف الأمراض. ترنسفكأيشن مع سيرنا وبلازميد الحمض النووي هو أداة فعالة لدراسة وظيفتها، ولكن ترنسفكأيشن الضامة ليست مسألة تافهة. على الرغم من أن العديد من المناهج المختلفة لترنسفكأيشن من الخلايا حقيقية النواة هي المتاحة، وعدد قليل فقط تسمح ترنسفكأيشن موثوقة وفعالة من الضامة، ولكن انخفاض حيوية الخلايا وسلوك الخلية غيرت بشدة مثل القدرة المتضائلة للتمايز أو الاستقطاب لوحظ في كثير من الأحيان. ولذلك بروتوكول ترنسفكأيشن يتطلب قادرة على نقل سيرنا وDNA البلازميد في الضامة دون التسبب في آثار جانبية خطيرة مما يسمح للتحقيق في تأثير سيرنا أو بلازميد في سياق السلوك الطبيعي للخلايا. بروتوكول المعروضة هنا يوفر طريقة لموثوق وفعال transfecting الإنسان THP-1 الضامة وموnocytes مع خلية حيوية عالية، عالية الكفاءة ترنسفكأيشن، والحد الأدنى من آثار على سلوك الخلية. ويستند هذا النهج على Nucleofection وقد تم تحسين بروتوكول للحفاظ على أقصى قدر من القدرة على تنشيط الخلايا بعد ترنسفكأيشن. بروتوكول كاف لخلايا ملتصقة بعد انفصال وكذلك الخلايا في تعليق، ويمكن استخدامها للمشاريع الصغيرة والمتوسطة أرقام العينة. وهكذا، فإن طريقة عرض مفيد للتحقيق في الآثار التنظيمية الجين خلال التمايز بلعم والاستقطاب. وبصرف النظر عن تقديم النتائج التي تميز الضامة transfected وفقا لهذا البروتوكول بالمقارنة إلى أسلوب الكيميائية البديلة، ويناقش أيضا تأثير الثقافة خلية اختيار المتوسطة بعد ترنسفكأيشن على سلوك الخلية. وتشير البيانات المعروضة على أهمية التحقق من صحة اختيار إعدادات التجريبية المختلفة.
من بين المكونات الخلوية من جهاز المناعة البشري، الضامة هي ذات أهمية كبيرة بالنسبة للاستجابة المناعية الفطرية. مهامها هي متنوعة؛ أنهم متورطون في البلعمة من مسببات الأمراض والمواد الميتة، وأنها تلعب دورا هاما في توازن الأنسجة وتنتج وتفرز عدد كبير من السيتوكينات لتنظيم والانسجام في الاستجابة المناعية 1. ولذلك الضامة مشاركة كاملة في العديد من العمليات الفسيولوجية والمرضية في جسم المريض الظروف. نظرا لتنوع مهامها، الضامة هي نوع من الخلايا غير متجانسة جدا ومتعدد الأوجه. ويتحقق ذلك من خلال الاستقطابات مختلفة؛ يمكن اعتمادا على الضامة مؤثرات الخارجية تتطور إلى الظواهر المختلفة 2. تقلب الضامة وأثرها على الاستجابة المناعية جعلها مثيرة جدا للاهتمام بحث الموضوع. من أجل توضيح الأيضية المعقدة والمهام التنظيمية، بلعم المناسب في نماذج المختبر ومساuired التي تعكس عدم التجانس بشكل صحيح البلاعم وتقلباته.
أصبح ترنسفكأيشن من الخلايا مع ناقلات DNA البلازميد أو الرنا التدخل الصغيرة (الرناوات siRNAs) من أجل تغيير الخلوي التعبير الجيني أداة تستخدم على نطاق واسع وقوي في بيولوجيا الخلايا عن التحقيق في كل من تنظيم الجينات وظيفة الجين. هناك حاليا مجموعة كبيرة من الأدوات المختلفة المتاحة لترنسفكأيشن من الخلايا حقيقية النواة. وتشمل هذه الأدوات تطبيق ناقلات فيروسية، الطرق الميكانيكية (مثل البنادق الجينات)، والنهج الكيميائية (التي تعتمد على البوليمرات أو الدهون التي يمكن أن تشكل مجمعات مع الأحماض النووية)، و electroporation الخلايا 3. كل من هذه الطرق لها مزاياها وعيوبها، ويمكن اختيار الأنسب من هذه المجموعة الواسعة لنوع خلية معينة وتطبيقها يكون عملية صعبة ومضيعة للوقت.
الضامة يصعب المعروف أن بالنقل حوالة تقريبا كل راسخةالنهج ction يقلل بشكل كبير جدوى الضامة "أو تتداخل مع سلوكهم، أي في التمايز والاستقطاب معين. ولذلك، فإننا نقدم هنا على كفاءة، بروتوكول غير الفيروسي لبالنقل الإنسان THP-1 الضامة باستخدام التكنولوجيا Nucleofector القائم على Electroporation لل، وهو ما يمثل النهج الأمثل Electroporation للتتطلب خفض كميات من الحمض النووي. ومناسبة تماما Nucleofection للخلايا حساسة مثل وحيدات الضامة. هذا البروتوكول هو التكيف من الإصدارات المنشورة سابقا 4،5.
باختصار، يتم استخدام phorbol 12-13-ميريستات خلات (سلطة النقد الفلسطينية) لتمييز الإنسان THP-1 حيدات لمدة 48 ساعة في الضامة المبكرة قبل ترنسفكأيشن مع سيرنا أو DNA البلازميد. لترنسفكأيشن يتم فصل الضامة predifferentiated إنزيمي بواسطة Accutase أنا العلاج. يتم تنفيذ ترنسفكأيشن باستخدام جهاز 2B Nucleofector ل electroporation من الخلايا. بعد ترنسفكأيشن، تختلفواستمر entiation لمدة 24 إلى 48 ساعة أخرى على النحو المطلوب. وأخيرا، يتم تحضين الضامة transfected ناضجة مع أنواع مختلفة من المركبات للدراسات وظيفية.
هذا النهج يسمح للترنسفكأيشن من خطوط الخلايا مثل الإنسان THP-1 وحيدات الضامة وطبقت بنجاح في الماضي 6-10. وعلى النقيض من معظم النهج ترنسفكأيشن الكيميائية، لدينا إجراءات Nucleofection تعديلها باستخدام الضامة المبكرة غلة عالية الكفاءة ترنسفكأيشن في تركيبة مع بقاء الخلية دون عوائق، دون الحاجة إلى استخدام ناقلات فيروسية أو إضافة المزيد من المركبات الناقلة مع آثار جانبية غير معروفة. بالإضافة إلى ذلك، تحتفظ الضامة الإمكانات الكاملة من أجل التمايز وكذلك الاستقطاب مما يسمح التحقيقات وظيفية دون عوائق التالية ترنسفكأيشن 11.
علاوة على ذلك، خلية ثقافة المتوسط بعد تطبيق Nucleofection تؤثر تأثيرا قويا الدراسات الوظيفية تران التاليةsfection. على وجه الخصوص، قدرة الضامة "لاستقطاب يمكن أن تتأثر تبعا لمستنبت التطبيقية. هنا أربعة أنواع مختلفة من وسائل الإعلام ثقافة الخلية (IMDM، X-VIVO 20، LGM3 وماوس T خلية Nucleofector المتوسطة) تم اختبارها تحت ظروف عدم تفعيل استخدام انترلوكين (IL) 10. عن طريق THP-1 الضامة، لاحظنا أن استجابة الخلية لIL10 هي أقوى عند استخدام الماوس T خلية Nucleofector المتوسطة بالمقارنة مع وسائل الإعلام ثقافة الآخرين المذكورة أعلاه. هذه النتائج تثبت أن الأمثل المناسب لجميع الظروف ثقافة الخلية ضروري لنجاح ترنسفكأيشن الدراسات اوند الوظيفية اللاحقة لأنها قد تحسن إلى حد كبير النتائج التجريبية.
كما تشارك الضامة في مختلف الأمراض التي تصيب الإنسان، وتركز الكثير من البحث على توضيح سلوك البلاعم وكذلك الآليات التنظيمية التي تؤثر بدورها الضامة أو تسيطر عليها الضامة. لذلك، هذا البروتوكول هو ذات الصلة فيالعديد من المجالات البحثية المختلفة.
بروتوكول المذكورة هنا يقدم وسيلة موثوق بها وفعالة لبالنقل THP-1 الضامة التي عادة ما تكون صعبة نوعا ما لبالنقل. لا يمكن أن يتحقق مع الكفاءات ترنسفكأيشن ترنسفكأيشن من فوق 90٪ للسيرنا دون انخفاض كبير في حيوية الخلية. قد تكون أقل بسبب حجمها ولكن ترنسفكأيشن كفاءتها بحوالي 70٪ وعادة ما يمكن أن يتحقق من الكفاءة لالبلازميدات. كفاءة بوساطة سيرنا ضربة قاضية يمكن أن تصل إلى 80 إلى 90٪ اعتمادا على سيرنا التطبيقية. والميزة الرئيسية لهذا البروتوكول هو أنه لا يتعارض مع تمايز الخلايا. بعد ترنسفكأيشن الخلايا لا تزال تستجيب عادة للعامل التمايز سلطة النقد الفلسطينية (الشكل 1A 1B لوالشكل 4) 12. وبالإضافة إلى ذلك الاستقطاب الخلوي بواسطة المحفزات خلوى مثل IL10 أو LPS / IFNγ لا يتأثر 12، على الرغم من أن هذا يعتمد أيضا بقوة على الوسيطة المحددة للزراعة بعد ترنسفكأيشن لق هو مبين في الشكل 4.
هناك عدة خيارات داخل الإجراء الذي يمكن تعديلها من أجل التكيف بروتوكول لمتطلبات محددة. كما هو مبين في الشكل 4 الخلايا تتفاعل بشكل مختلف لنفس التحفيز IL10 اعتمادا على مستنبت المحدد بعد ترنسفكأيشن. هذا يشير إلى أن تركيبة المتوسط لها تأثير قوي على السلوك الخلوي. كما أثر تفرضها المتوسطة قد تختلف لمختلف المحفزات التجريبية، فمن الممكن أن المتوسط الأمثل قد تتغير، وبالتالي هناك حاجة للتحقق من مدى ملاءمة وسيلة لتجارب مختلفة بشكل مستقل. لكن على المديين المتوسط RPMI-1640، وهو المتوسطة الافتراضية المستخدمة للزراعة THP-1 خلايا، أثبت أنه غير ملائم للزراعة بعد ترنسفكأيشن كما لوحظ وجود خسائر كبيرة في حيوية الخلية. وعلاوة على ذلك البروتوكول يمكن أيضا أن تطبق على THP-1 حيدات دون تمييز مسبق سلطة النقد الفلسطينية التي يسببها هذا،من الواضح أن يزيل الحاجة إلى مفرزة خلية أثناء الإجراء ولكن كل الخطوات المتبقية لا بد من تعديلها. وحيدات THP-1 يمكن أن تكون متباينة بعد ذلك إذا لزم الأمر.
العناصر الأكثر أهمية للبروتوكول هي أولا وثانيا مفرزة الوقت اللازم لترنسفكأيشن. يجب إجراء مفرزة كما بلطف قدر الإمكان، من أجل الحفاظ على بقاء الخلية عالية. لذا نوصي مفرزة الأنزيمية خفيفة نسبيا قبل Accutase أنا على أساليب عدوانية تماما مثل trypsinization. تم العثور على طرق أخرى مفرزة مثل العلاج مع Lidocain أو إلغاء لتكون ضارة نوعا ما، ويجب عدم استخدامها. في حالة أن 30 دقيقة من العلاج Accutase أنا لا ينبغي أن تكون كافية لفصل كل الخلايا بشكل صحيح وهذا هو عادة مؤشرا على Accutase أنا حل المخزنة بطريقة غير صحيحة أو انتهت صلاحيتها أو من عدد كبير جدا من تجميد أذاب دورات. لقد حصلنا على نتائج جيدة عن طريق تخزين مأخوذة صغيرة من Accutase أنا في -20 °C للحد من عدد من دورات تجميد أذاب. ولكن عندما يكون هناك عدم كفاية مفرزة إما استبدال Accutase أنا مع Accutase جديدة أو زيادة فترة حضانة تصل إلى 1 ساعة. بالإضافة التنصت طيف أو الشطف من قارورة أو لوحة يمكن أن تساعد مفرزة. بخصوص الوقت اللازم لترنسفكأيشن قد حصلت على الوقت تعرض الخلايا إلى حل Nucleofector النقي تأثير كبير على بقاء الخلية، وبالتالي يجب أن تكون قصيرة قدر الإمكان. أفضل طريقة لتحقيق ذلك هو تنفيذ كل ترنسفكأيشن في وقت (الخطوات 2،10-2،15) وليس transfections متعددة في نفس الوقت.
إذا ضربة قاضية كفاءة منخفضة، وهذا عادة لا ينتج عن انخفاض كفاءة ترنسفكأيشن، ولكن هذا يمكن التحقق بسهولة باستخدام التدفق الخلوي أو مضان المجهري وfluorescently المسمى سيرنا أو البلازميد ترميز GFP. في الغالب السبب هو سيرنا أو بلازميد الحمض النووي غير فعال. في ظل هذه الظروف، ينبغي النظر إلى زيادة كمية سيرنا (تصل إلى 2-3 ميكروغرام) أوبلازميد الحمض النووي (تصل إلى 1-2 ميكروغرام) أو استخدام أو التعبير سيرنا ناقلات مختلفة إذا كانت متوفرة. بدلا من ذلك، يمكن تحقيق نتائج مرضية أيضا باستخدام مجموعة من عدة الرناوات siRNAs مختلفة موجهة ضد الهدف نفسه. وعلاوة على ذلك، قد يطلب وقت التجارب بالطبع لتحديد بدقة الفترة من تأثير القصوى، والتي عادة ما يتم التوصل بعد 24-72 ساعة بعد ترنسفكأيشن.
وبصرف النظر عن ترنسفكأيشن بواسطة Electroporation للوهناك المزيد من تقنيات راسخة للترنسفكأيشن من خلايا الثدييات. في كثير من الأحيان تطبيق أنظمة وكلاء ترنسفكأيشن الكيميائية التي يمكن أن تشكل مجمعات مع الحامض النووي البضائع ومن ثم تسهيل النقل إلى الخلايا. وتستند الكواشف الأكثر شيوعا سواء على أنواع الدهون المختلفة أو يمكن اختيار من عدد من البوليمرات الموجبة 3. لكل نهج مجموعة متنوعة متاح تجاريا. هذه الكواشف ترنسفكأيشن توفر ميزة أنها عادة ما تكونسهلة الاستخدام، لا تتطلب الكثير من الوقت، والعمل مع الخلايا الملتصقة أيضا، وبالتالي إزالة الحاجة للانفصال. للأسف، الضامة هي صعبة نوعا ما لبالنقل من هذه الأساليب لأنها لا تتكاثر بشكل ملحوظ في المختبر، وامتلاك آليات الدفاع ضد DNA الأجانب عصاري خلوي 13-15. وبالتالي، يؤدي النهج ترنسفكأيشن الكيميائية في كثير من الأحيان إلى انخفاض حاد في بقاء الخلية. ولكن كما هو مبين في الشكل 2 هناك وكلاء ترنسفكأيشن الكيميائية التي يمكن نقل بنجاح سيرنا في الضامة، ولكن كما تدفق cytometric (الشكل 2A) والمجهرية الفلورسنت (الشكل 2B) يحلل تشير فشلوا في تحقيق نفس توزيع متجانس من سيرنا داخل الخلايا و حصلت عليها Nucleofection. في الواقع، فإن البيانات تشير إلى أن تدفق cytometric اثنين من مجموعات مختلفة من الخلايا المصابة بالعدوى بالنقل يحدث، أولا يبلغ عدد سكانها مع مضان مماثلة لخلايا بعد Nucleofectiتم الكشف عن وثانيا هناك عدد السكان مع أكثر كثافة مضان. ما زالت هناك حاجة تأكيدا واضحا لكننا نفترض أن عدد السكان هو الأول في مضان المجهري متطابقة مع تلك الخلايا التي تظهر توزيع متجانس من سيرنا الفلورسنت داخل العصارة الخلوية في حين من المرجح يتوافق السكان الثاني إلى الخلايا مع الكتل مشرقة جدا. البيانات تدفق cytometric هو مبين في الشكل 2A تشير إلى أن نتائج nucleofection في أقل سيرنا في كل خلية من النهج lipofection بديل. لكن البيانات في الشكل 3 يبين أنه حتى كمية صغيرة نسبيا من سيرنا أدرجت بواسطة Nucleofection هو بالفعل ما يكفي لمدة 80 إلى 90٪ ضربة قاضية من الجين المستهدف. وبالتالي فإن مبلغ إضافي قدره سيرنا أدرجت من قبل السكان الثاني بعد ترنسفكأيشن الكيميائي هو الفائض المحتمل جدا وبالتالي هو أكثر من المحتمل أن يسبب آثار جانبية غير مرغوب فيها لمزيد من زيادة كفاءة ضربة قاضية. بغض النظر عن ذلك تشكيل الكتل داخل الخلايا بالفعل غير مرغوب فيه في حد ذاته منذ تلك الجزيئات سيرنا من المرجح يست وظيفية أو على الأقل أقل كفاءة من جزيئات حرة وسيرنا قد تسبب من آثار الهدف. وعلاوة على ذلك الطبيعة الحقيقية لهذه الكتل ليست واضحة بعد. فمن الممكن أن هذه النقاط المضيئة تمثل الإندوسومات مبينا أن سيرنا كان المنضوية بواسطة الخلايا ولكن في وقت لاحق إطلاق سراح من الإندوسومات فشلت وسيرنا يبقى المحاصرين، وبالتالي غير فعالة. بدلا من البقع يمكن أن تكون الكتل التي تتشكل داخل الخلية. التقييمات الوظيفية للترنسفكأيشن الكيميائية لا تزال معلقة، وبالتالي لا يوجد بيانات قاطعة على كفاءة ضربة قاضية يمكن إجراء حتى الآن، لا يزال وجود اثنين من السكان متميزة بالفعل غير المواتية وهذا يعني أن جميع نتائج تصف المتوسط من كلا الشعبين، وهذا لا بالتالي لا تتوافق مع أي من السكان. لهذا السبب Nucleofection هو النهج متفوقة.
<p clالحمار = "jove_content"> ومع ذلك هناك أيضا قيود على إجراء ترنسفكأيشن المذكورة هنا. منذ الخلايا يجب أن تكون في تعليق لحاجة الخلايا الملتصقة Nucleofection لتكون منفصلة، الذي يعرض عامل ضغط إضافي للخلايا. وعلاوة على ذلك البروتوكول كله وليس مضيعة للوقت. منذ transfections لا يمكن أن يؤديها في وقت واحد، ولكن يجب أن يؤديها بسرعة من أجل تجنب تلف الخلايا، وعدد العينات يقتصر على حوالي 8 – 10 في التجربة. وبالتالي، لا يناسب هذا البروتوكول لمشاريع فحص إنتاجية عالية. لتطبيقات إنتاجية عالية تتوفر أنظمة Nucleofector مختلفة. أولا، هناك نظام 4D-Nucleofector التي توفر شكل الشريط 16 أيضا. لإنتاجية أكبر حجما، وهناك نظام المكوك 96 جيدا وكذلك نظام HT 384 Nucleofector. ولكن كما تعمل هذه الأنظمة الجديدة مع أقطاب موصلة البوليمر بدلا من الألومنيوم، وبالتالي الظروف الكهربائية، أي البرامج وكومبوسition من الحل Nucleofector، تغيرت تبعا لذلك، لا بد من تحديد ما إذا كان يمكن نقل بروتوكول لدينا لتلك النظم.ومع ذلك، على الرغم من هذه القيود بروتوكول المقدمة هنا لا تسفر عن ترنسفكأيشن موثوقة وفعالة من THP-1 الخلايا التي متفوقة على جميع النهج غير الفيروسية الأخرى. هذا البروتوكول تمكن التحقيق من آثار غيرت التعبير الجيني في خلايا THP-1 والتي تفرق في جميع الجوانب الأخرى واستقطاب بشكل طبيعي وبالتالي تظهر آثار جانبية أقل قدر من ترنسفكأيشن ممكن.
The authors have nothing to disclose.
نحن ممتنون لونزا المجموعة المحدودة لرعايتها هذا المنشور من خلال تغطية تكاليف النشر. نشكر دويتشه Infarktforschungshilfe، فيلهلم-فيلان شتيفتونغ، ارنست سولفاي شتيفتونغ، وTHÜRINGER Ministerium FÜR Bildung، Wissenschaft اوند راديو كولتور إلى الدعم المالي لSL.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Accutase I | Sigma-Aldrich | A6964 | |
Amino acids, nonessential | PAA | M11-003 | |
Centrifuge tubes (15 ml) | TPP | TPP91015 | |
Fetal calf serum (FCS gold) | PAA | A15-151 | |
Human Monocyte Nucleofector Kit | Lonza | VPA-1007 | Contains Nucleofector Solution, cuvettes and Pasteur pipettes |
Human serum off the clot | Lonza | C11-020 | |
Isove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM) with 25 mM HEPES and 25 mM L-glutamine | Lonza | 12-722F | |
Lymphocyte Growth Medium 3 (LGM3) | Lonza | CC-3211 | |
Mouse T Cell Nucleofector Medium | Lonza | VZB-1001 | |
Nucleofector 2b | Lonza | AAD-1001 | |
Penicillin / Streptomycin / L-glutamine (100×) | Sigma-Aldrich | G1146 | |
Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) | Fisher Scientific | BP685 | |
Roswell Park Memorial Institute 1640 Medium (RPMI 1640) | PAA | E15-840 | |
siRNA / plasmid | |||
Sodium pyruvate (100 mM) | Sigma-Aldrich | S8636 | |
THP-1 human leukemia monocytes | CLS | 300356 | |
Tissue culture flasks (75 cm²; 150 cm²) | TPP | TPP90076/TPP90151 | |
Tissue culture plates (6-well; 12-well) | TPP | TPP92406/TPP92012 | |
Tubes (1.5 ml) | StarLab | S 1615-5500 | |
Water (nuclease-free) or appropriate siRNA/plasmid buffer | |||
X-Vivo 20 with Gentamycin | Lonza | BE04-448Q | |
β-Mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M3148 |