Une méthode simple et fiable est décrit ici pour analyser un ensemble de fonctions des cellules NK telles que la dégranulation, la cytokine et la production de chimiokines dans les différents sous-ensembles de cellules NK.
Natural killer (NK) cells are an important part of the human tumor immune surveillance system. NK cells are able to distinguish between healthy and virus-infected or malignantly transformed cells due to a set of germline encoded inhibitory and activating receptors. Upon virus or tumor cell recognition a variety of different NK cell functions are initiated including cytotoxicity against the target cell as well as cytokine and chemokine production leading to the activation of other immune cells. It has been demonstrated that accurate NK cell functions are crucial for the treatment outcome of different virus infections and malignant diseases. Here a simple and reliable method is described to analyze different NK cell functions using a flow cytometry-based assay. NK cell functions can be evaluated not only for the whole NK cell population, but also for different NK cell subsets. This technique enables scientists to easily study NK cell functions in healthy donors or patients in order to reveal their impact on different malignancies and to further discover new therapeutic strategies.
Dans le cadre du système immunitaire inné tueuses naturelles (cellules NK) contribuent à la première ligne de défense contre les cellules infectées par le virus ou malignement transformées. Un système de récepteurs inhibiteurs et activateurs qui leur permet de distinguer entre les cellules saines et transformées sans apprêt préalable de l'antigène, contrairement aux lymphocytes T. Lors de la rencontre de la cellule cible les cellules NK libèrent le contenu de leurs granules cytotoxiques (par exemple, perforine, granzymes) dans la synapse immunitaire de tuer leur cible. En outre, les cellules NK produisent et sécrètent différents types de cytokines (par exemple, gamma interferon: IFN-γ, facteur de nécrose tumorale α: le TNF-α) et de chimiokines (par exemple, macrophage inflammatoire protéine-1β: MIP-1 ß) sur la cellule cible l' interaction ou la stimulation des cytokines 1.
les fonctions des cellules NK suffisantes telles que la cytotoxicité, la chimiokine et la production de cytokines ont un impact important sur le sort des diverses dissoulage. Les patients leucémiques montrent une augmentation des taux de rechute si elles présentent un profil défectueux des cellules NK au moment du diagnostic consistant en une production réduite de l' IFN-γ et une expression réduite d'activation des cellules NK 2 récepteurs. Un redressement rapide du nombre de cellules NK et la fonction , y compris la production de cytokines lors de l' interaction de la cellule cible est associée à une rechute réduite et l' amélioration de taux de survie chez les patients recevant souches allogéniques transplantation de cellules 3. En outre, lors de l' initiation de la thérapie par interféron chez les patients infectés par le virus de l' hépatite C dont la capacité de dégranulation des cellules NK périphériques est plus forte dans les premiers répondeurs que chez les non-répondeurs 4. Le nombre de cellules NK (> 80 / ul) au jour 15 après la transplantation de cellules souches autologues (autoSCT) chez les patients souffrant d' un lymphome ou un myélome multiple sont prédictifs d'une amélioration sans progression et la survie globale 5. Chez les patients souffrant de mélanome l'expression de la cellule T et immunoglobulin- mucine domaine containing molécule-3 (TIM-3), une protéine de régulation immunitaire sur les cellules NK, est en corrélation avec stade de la maladie et le pronostic 6.
Les scientifiques ont suivi les fonctions des cellules NK au cours des dernières décennies. L'analyse initiale de cytotoxicité des cellules NK contre les cellules tumorales sans amorçage préalable a été traitée en utilisant un dosage 51 Cr-release 7. Plus récemment, des chercheurs ont développé un procédé non radioactif pour évaluer la cytotoxicité des cellules NK expansées 8. Cytokine et chimiokine production a souvent été évaluée en utilisant un dosage immuno (ELISA) techniques liés aux enzymes 9,10. Au cours des dernières décennies, ces méthodes ont été complétés par des essais à base de cytométrie en flux. L'utilisation d'inhibiteurs de la protéine de transport (par exemple, la monensine et la brefeldine A) et des procédés de perméabilisation cellulaire en combinaison avec des protocoles de coloration de surface classiques ont permis aux chercheurs d'étudier la chimiokine et la production de cytokines dans différents ganglions spécifiquesous – ensembles de ocyte (par exemple, T, cellules NK B ou) 11. En outre, des dosages à base de cytométrie de flux ont été développés pour surveiller T et la cytotoxicité des cellules NK. En 2004 , Alter et al. , Décrit l'expression de surface de la protéine associée au lysosome CD107a (Lampe 1) sur les cellules NK à la rencontre de la cellule cible en tant que marqueur pour la dégranulation des granules 12 cytotoxiques. Etant donné qu'une large gamme de différents fluorochromes et les cytomètres de flux à canaux multiples sont disponibles de nos jours, il est devenu possible de surveiller simultanément les différentes fonctions cellulaires (NK cytotoxicité, de cytokines et de production de chimiokine) dans différents sous-ensembles de cellules NK. Cela devient particulièrement important dans les situations où la taille de l' échantillon est limitée, par exemple, dans des biopsies ou des échantillons de sang de patients atteints de leucopénie.
Pour tester les fonctions globales de cellules NK, les essais à base de cytométrie de flux différents peuvent être efficacement combinés. Theorell et al. Les cellules NK stimulées de headonateurs lthy avec la lignée cellulaire tumorale K562 et analysé NK dégranulation cellulaire, signal à l' intérieur-out et chimiokine production via cytométrie en flux 13. Récemment des sous-groupes de cellules NK, phénotypes et fonctions chez les patients de tumeur pendant autoSCT ont été analysées à l'aide de flux tests basés sur la cytométrie. Il a été démontré que les cellules NK ont été capables de produire des cytokines et dégranulent / chimiokines sur la reconnaissance des cellules tumorales à des moments très tôt après 11 autoSCT.
Ici, un protocole est décrit pour évaluer les fonctions des cellules NK lors de l'interaction avec des cellules tumorales y compris la capacité de la dégranulation, la chimiokine et la production de cytokines à l'aide d'un flux de dosage basé sur une cytométrie qui permet de contrôler les fonctions des cellules NK dans les différents sous-ensembles simultanément.
La méthode décrite est une approche facile, rapide et fiable pour étudier les fonctions des cellules NK à partir d'échantillons de sang total de donneurs sains ou de patients. Ce procédé offre le grand avantage de purifier directement les cellules NK dans le sang total, en évitant le temps centrifugation en gradient de densité, qui est obligatoire pour de nombreux autres procédés de purification 15. En outre, il nécessite une plus petite taille de l'échantillon par rapport à des procéd?…
The authors have nothing to disclose.
Authors were supported by the German Cancer Aid (Max Eder Nachwuchsgruppe, Deutsche Krebshilfe; EU), the LOEWE Center for Cell and Gene Therapy Frankfurt (EU, ST) funded by the Hessian Ministry of Higher Education, Research and the Arts, Germany (III L 4- 518/17.004) and by the “Alfred- und Angelika Gutermuth-Stiftung”, Frankfurt, Germany (EU). BJ was funded by a Mildred Scheel postdoctoral scholarship from the Dr. Mildred Scheel Foundation for Cancer Research. ST was founded by a GO-IN postdoctoral fellowship (PCOFUND-GA-2011-291776). The authors thank Becton Dickinson (BD) for providing the FACSCanto II and Canto10c Flow Cytometry Analyzers used in this study.
RPMI 1640 + glutamine | Invitrogen | 6187-044 | |
penicilin/streptomycin | Invitrogen | 15140-122 | |
BD Falcon Round Bottom Tube | BD | 352008 | |
fetal calf serum | Invitrogen | 10270-106 | heat inactivated before use |
T-flask | Greiner Bio-One | 690195 | |
K562 tumor cell line | DSMZ GmbH | ACC 10 | |
ammonium-chloride-potassium (ACK) lysis buffer | made in house | / | components are listed in the text |
Distilled water: Ampuwa Spüllösung 1000ml Plastipur | Fresenius Kabi | 1088813 | |
Megafuge 40R Centrifuge | Heraeus | / | |
EDTA blood collector tubes | Sarstedt | 386453 | S-Monovette 7,5 ml, K3 EDTA |
UltraPure 0.5M EDTA, pH 8.0 | Life Technologies | 15575-020 | |
Hematopoietic media (XVIVO) | Lonza Group Ltd | BE04-743Q | |
human serum | DRK Blutspendedienst, Frankfurt/M | / | healthy donors with blood type AB; heat inactivated before use |
Neubauer-improved counting chamber, bright line | Marienfeld superior/ LO-Laboroptik Ltd. | 0640030/ 1110000 | |
trypan blue solution (0,4%) | Invitrogen | 15250-061 | |
3% acetic acid with methylene blue | Stemcell Technologies | 07060 | |
Corning 96 Well Clear V-Bottom TC-treated Microplates | Corning | 3894 | |
Falcon 96 Well Round Bottom Not Treated Microplates | Corning | 351177 | |
DPBS (Ca2+– and Mg2+-free) | Gibco Invitrogen | 14190-169 | |
BSA | Sigma Aldrich | A2153-100G | |
NaN3 | Sigma Aldrich | 08591-1ML-F | |
phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) | Merck | 524400-1MG | |
ionomycin | PromoKine | PK-CA577-1566-5 | |
interleukin 15 (IL-15) | PeproTech | 200-15 | |
Proleukin S (IL-2) | Novartis Pharma | 730523 | |
Golgi Stop, Protein Transport Inhibitor (containing Monensin) | BD Biosciences | 554724 | This product can be used in combination or instead of Golgi Plug. The best combination for the wished experimental setting has to be tested. |
Golgi Plug, Protein Transport Inhibitor (containing Brefeldin A) | BD Biosciences | 555029 | |
paraformaldehyde | AppliChem | UN2209 | |
saponin | Sigma Aldrich | 47036 | |
flow cytometer: Canto10C | BD Biosciences | / | |
FlowJo | TreeStar Inc. | / | |
Graph Pad | Graph Pad Inc. | / | |
MACSxpress Separator | Miltenyi Biotec | 130-098-308 | |
MACSxpress NK isolation kit | Miltenyi Biotec | 130-098-185 | |
MACSxpress Erythrocyte Depletion Kit, human | Miltenyi Biotec | 130-098-196 | |
MACSmix Tube Rotator | Miltenyi Biotec | 130-090-753 | |
anti-human CD3 APC | Biolegend | 300412 | |
anti-human CD3 V450 | BD Biosciences | 560366 | |
anti-human CD14 PerCP | Miltenyi Biotec | 130-094-969 | |
anti-human CD14 V450 | BD Biosciences | 560349 | |
anti-human CD16 PE | Biolegend | 302008 | |
anti-human CD16 PerCP | Biolegend | 302029 | |
anti-human CD19 PE-Cy7 | Biolegend | 302216 | |
anti-human CD19 V450 | BD Biosciences | 560353 | |
anti-human CD45 BV510 | BD Biosciences | 563204 | |
anti-human CD56 FITC | Biolegend | 345811 | |
anti-human CD107a PE | Biolegend | 328608 | |
anti-human IFN-γ AF-647 | BD Biosciences | 557729 | |
anti-human MIP-1β APC-H7 | BD Biosciences | 561280 | |
DAPI | Biolegend | 422801 | |
Zombie Violet Fixable Viability Kit | Biolegend | 423113 | fixable dead cell marker |