Bu protokol, yüksek hücre canlılığı ve farklılaşması ve polarizasyon tam makrofaj kapasitesini muhafaza ederek, yüksek transfeksiyon verimi olan elektroporasyon ile siRNA veya plazmit DNA'sı ile insan THP-1 makrofajlar transfekte etmek için etkin ve güvenilir bir yöntem sunmaktadır.
Makrofajlar, doğuştan gelen bağışıklık yanıtının önemli oyuncuları olarak, doku homeostasis veya çeşitli patolojiler ile ilgili araştırma odağında bulunmaktadır. SiRNA ve plazmid DNA ile transfeksiyon onların işlevini incelemek için etkili bir araçtır, ancak makrofaj transfeksiyonunun önemsiz bir konu değildir. Ökaryotik hücrelerin transfeksiyonu için çok farklı yaklaşımlar mevcuttur, ancak az sayıda makrofaj güvenilir ve verimli transfeksiyona, ancak daha az hücre canlılığı ve sık görülen farklılaşma veya polarizasyon için azalmış yeteneği gibi ciddi bir şekilde değiştirilmiş bir hücre davranışını verir. Bu nedenle, bu şekilde transfeksiyon protokol, normal hücre davranış bağlamında siRNA etki ya da plazmid soruşturma izin ciddi yan etkilere neden olmadan makrofajlara siRNA ve plazmid DNA aktarma yeteneğine sahip olması gereklidir. Burada sunulan protokol güvenilir ve etkili bir insan THP-1 makrofajlar ve mo transfekte edilmesine yönelik bir metot sağlar;Yüksek hücre canlılığı, yüksek transfeksiyon verimlerine ve hücre davranışı üzerinde minimum etki nocytes. Bu yaklaşım nucleofection dayanmaktadır ve protokol transfeksiyondan sonra hücre aktivasyonu için maksimum yeteneği sağlamak için optimize edilmiştir. Protokol süspansiyon içinde ayrılması ve hücre sonra yapışık hücreler için yeterli olduğunu ve orta örnek sayı için, küçük için kullanılabilir. Bu yüzden, sunulan bu yöntem, makrofaj farklılaşması ve polarizasyon esnasında gen düzenleyici etkilerini araştırmak için yararlıdır. Apart alternatif bir kimyasal yönteme göre bu protokole göre transfekte makrofajlar karakterize sonuçlarını sunma, hücre davranışı üzerindeki transfeksiyonundan sonra hücre kültür ortamı seçimi etkisi de tartışıldı. Sunulan veriler, farklı deneysel ayarları için seçimi doğrulama önemini göstermektedir.
İnsan bağışıklık sisteminin hücresel bileşenleri arasında, makrofajlar, doğal immun cevabın için büyük önem taşımaktadır. Onların görevleri çeşitlidir; onlar genelde patojenlere ve nekrotik malzeme fagositozu katılan, doku homeostazında önemli bir rol oynayabilir ve düzenleyen ve bağışıklık yanıtı düzenlemek için 1 sitokinlerin çok sayıda üretmek ve salgılamak. Bu nedenle bütün olarak makrofajlar, pek çok fizyolojik ve patofizyolojik süreçler koşullarda katılmaktadırlar. Nedeniyle görevlerinin çeşitliliği, makrofajlar çok heterojen ve çok yönlü hücre tipi vardır. Bu, farklı polarizasyonlar ile elde edilmektedir; dış uyaranlara makrofajlar bağlı olarak farklı fenotipleri 2 dönüşebilir. Immün yanıta makrofajlar 'değişkenliği ve etki onlara çok ilginç bir araştırma konusu yapmak. In vitro bir model, karmaşık metabolik ve düzenleme işlevini uygun makrofajlar aydınlatmak amacıyla Shawnee Nationaledinilmiş doğru makrofaj karışıklığını ve değişkenliği yansıtmaktadır.
Hücresel bir gen ekspresyonunu değiştirmek için plazmid DNA vektörleri ya da küçük müdahale edici RNA'lar (siRNA'lar) ile hücrelerin transfeksiyonu gen regülasyonu ve gen işlevini hem de incelemek için, hücre biyolojisi yaygın olarak kullanılan ve güçlü bir araç haline gelmiştir. Şu anda ökaryotik hücrelerin transfeksiyonu için mevcut farklı araçlar büyük bir seçim var. Bu araçlar hücrelere 3, viral vektörler, (örneğin, bir gen tabancası gibi) mekanik yöntemlerle, (nükleik asit ile kompleksler oluşturabilir polimerler veya lipitler dayanan) kimyasal yaklaşımlar uygulanmasını ve elektroporasyon yer alır. Bu yaklaşımların hepsinin avantajları ve dezavantajları vardır ve belirli bir hücre tipi ve uygulama için, bu geniş diziden en uygun seçimi zor ve zaman alıcı bir süreç olabilir.
Makrofajlar hemen hemen tüm köklü transfe transfect oldukça zorduravranış yaklaşımlar büyük ölçüde makrofajlar 'canlılığı azaltmak ya da davranışları, yani farklılaşma ile ve özellikle polarizasyon müdahale. Bu yüzden, burada DNA düşük miktarda gerektiren optimum bir elektroporasyon yaklaşımı temsil elektroporasyon bazlı Nucleofector teknolojisi kullanılarak insan THP-1 makrofajlar transfekte etmek için etkili bir viral-olmayan protokol mevcut. Nucleofection, monositler ve makrofajlar gibi hassas hücrelere için çok uygundur. Bu protokol daha önce yayınlanmış sürümleri 4,5 bir uyarlamasıdır.
Kısaca, forbol 12-miristat 13-asetat (PMA), önceden siRNA veya plazmit DNA ile transfeksiyondan erken makrofajlara 48 saat boyunca insan monositleri, THP-1 ayırt etmek için kullanılır. Transfeksiyon için predifferentiated makrofajlar Accutase Ben tedavi ile enzimatik ayrılır. Transfeksiyon hücrelerin elektroporasyonu için Nucleofector 2b cihazı kullanılarak gerçekleştirilir. Transfeksiyondan sonra, farklılıkayırt edilmesi gereken şekilde bir 24-48 saat boyunca devam edilir. Son olarak, olgun transfekte edilmiş makrofaj fonksiyonel çalışmalarda bileşiklerin çeşitleri ile inkübe edilir.
Bu yaklaşım, insan THP-1 monosit ve makrofajlar gibi hücre çizgilerinin transfeksiyonu için izin verir ve gecen 6-10 uygulanmıştır. En çok kimyasal nakil yaklaşımların aksine, erken makrofajlar kullanılarak Modifiye Nucleofection işlem, viral vektörlerin kullanılması veya bilinmeyen yan etkiler ile daha fazla taşıyıcı madde bileşikleri eklemek gerek kalmadan, zarar görmemiş hücre yaşayabilirliği ile kombinasyon halinde, yüksek transfeksiyon verimi elde edilir. Buna ek olarak, makrofajlar ve böylece, aşağıdaki transfeksiyon 11 engelsiz işlevsel incelemeleri sağlayan tam farklılaşması için potansiyel olarak polarizasyon saklayın.
Ayrıca, nucleofection sonra uygulanan hücre kültürü ortamı şiddetle fonksiyonel çalışmalar aşağıdaki tran etkilersfection; Özellikle, polarizasyon için makrofajların kapasite uygulanan kültür ortamına bağlı olarak etkilenebilir. Hücre kültür ortamının Burada, dört farklı tipte (IMDM, X-VIVO 20, LGM3 ve fare T hücresi Nucleofector ortamı) ile interlökin devreden çıkartma şartları altında test edilmiştir (İL), THP-1 10. makrofajlar kullanarak, IL10 hücre tepkisi olduğu görülmüştür Fare T hücresi Nucleofector ortamı, yukarıda sözü edilen diğer kültür ortamı ile karşılaştırıldığında kullanıldığı zaman güçlü. Bu sonuçlar, önemli ölçüde deney sonuçlarını geliştirmek şekilde tüm hücre kültürü koşullarının optimizasyonu uygun transfeksiyon başarı und daha sonra fonksiyonel çalışmalar için gerekli olduğunu göstermektedir.
Makrofajlar çeşitli insan hastalıklarında rol gibi, çok daha fazla araştırma makrofaj davranışı ve makrofajlar tarafından kontrol makrofaj veya sırayla etkileyen düzenleyici mekanizmaların tanıtılması odaklanmıştır. Dolayısıyla, bu protokol geçerliliğini korumaktadırbirçok farklı araştırma alanları.
Burada özetlenen protokolü genellikle geçiştirilmesi için oldukça zor THP-1 makrofaj geçiştirilmesi için güvenilir ve verimli bir yol sunuyor. Transfeksiyon hücre canlılık önemli bir azalma olmadan siRNA için% 90 ve üzerinde transfeksiyon verimliliği ile elde edilebilir. Plazmidler için verimlilikleri genellikle elde edilebilir% 70 civarında kendi boyutu ancak transfeksiyon verimliliği nedeniyle daha az olabilir. SiRNA aracılı Nakavt verimi, uygulanan siRNA bağlı olarak 80-90% ulaşabilir. Bu protokolün önemli bir avantajı, hücre farklılaşması müdahale etmemesidir. Transfeksiyondan sonra hücreler yine 12 farklılaşma madde PMA (1B ve Şekil 4 Şekil 1A) karşı normal cevap veremez. Bu da transfeksiyon a sonra ekimi için seçilen ortama kuvvetle bağlıdır, ancak bu IL10 veya LPS gibi sitokin uyaranlar tarafından eklenmesi hücresel kutuplaşma / IFNy, etkilenmez 12'dirŞekil 4'te gösterilen s.
Özel gereksinimlere protokolünü uyarlamak için modifiye edilebilir prosedür dahilinde çeşitli seçenekler vardır. Şekil 4'te gösterildiği gibi, hücreler, transfeksiyondan sonra, seçilen kültür ortamına bağlı olarak aynı IL10 uyarana farklı şekilde etkiler. Bu ortam kompozisyon, hücresel davranışı üzerinde güçlü bir etkiye sahip olduğunu gösterir. Çeşitli deneysel uyarıcılar için farklı olabilir ortam tarafından uygulanan etki olarak, bu optimum ortamı değişebilir ve bu nedenle bağımsız olarak farklı deneyler için vasatın uygun olduğunu doğrulamak için bir ihtiyaç olduğu mümkündür. Ancak THP-1 hücrelerinin kültivasyonu için kullanılan varsayılan ortamı olan RPMI-1640 ortamı, hücre canlılığını önemli bir kayıp gözlendi olarak transfeksiyondan sonra kültivasyonu için kötü uygun olduğu kanıtlanmıştır. Ayrıca protokol, aynı zamanda önceden PMA-kaynaklı farklılaşma olmadan, THP-1 monosit uygulanabilir, butabii ki, işlem sırasında hücre ayrılması ihtiyacını ortadan kaldırır, fakat geri kalan bütün adımları ayarlanması gerekmez. Gerekirse, THP-1 monosit sonra ayırt edilebilir.
Protokolün en kritik elemanlar ilk olarak ayrılması ve ikinci transfeksiyon için gerekli olan zaman vardır. Dekolmanı yüksek hücre canlılığını muhafaza edilmesi amacıyla, yavaşça mümkün olduğu kadar gerçekleştirilmelidir. Bu nedenle Accutase Ben üzerinde bu tür tripsinizasyon oldukça agresif yöntemler ile karşılaştırmalı olarak yumuşak enzimatik dekolmanı öneririz. Lidokain gibi ya da kazıma ile işlenmesi gibi başka ayırma yöntemleri oldukça zararlı olduğu bulunmuştur ve kullanılmamalıdır. Accutase Tedaviden 30 dakika tüm hücreleri ayırmak için yeterli olmaması gerektiğini durumda doğru bu genellikle yanlış olarak depolanır ya da süresi dolmuş Accutase Ben çözümün ya da çok sayıda donma-çözülme döngüleri bir göstergesidir. Bu -20 ° C'de Accutase I az miktar depolayarak iyi sonuçlar elde ettikC dondurma-çözme döngüsü sayısını azaltmak için. Yetersiz dekolmanı olduğu ancak zaman taze Accutase ile Accutase I değiştirmek veya 1 saat inkübasyon süresi kadar artar ya. Ilave nazik dokunarak veya dekolmanı yardımcı olabilir şişesi veya plaka durulama. Transfeksiyon için gerekli süre konusunda saf Nucleofector çözüm hücrelerin maruz kalma süresi mümkün olduğunca kısa olmalıdır ve böylece hücre canlılığı yüksek etki var ve gelmiştir. Bunu başarmak için en iyi yolu bir süre paralel (adım 2,10-2,15) çok değil transfeksiyonlardan her transfeksiyonunu yapmaktır.
Demonte verimliliği düşük ise, bu genellikle düşük transfeksiyon verimliliği neden değil, ama bu kolayca akım sitometri veya floresan mikroskopi kullanılarak doğrulandı ve floresan siRNA'nın veya GFP kodlama plazmid etiketli olabilir. Çoğunlukla nedeni verimsiz bir SiRNA veya plazmid DNA. Bu koşullar altında (2-3 ug kadar) siRNA miktarını artırmak için değerlendirilmesi gereken veyaDNA (kadar 1-2 mg) veya varsa farklı bir SiRNA veya ifade vektörü kullanın. Seçenek olarak ise, tatmin edici sonuçlar, aynı hedefe yöneltilmiş birçok farklı siRNA'lar bir havuz kullanılarak elde edilebilir. Ayrıca, süre ders deneyler doğru genellikle transfeksiyonundan sonra 24 ila 72 saat sonra ulaşılır maksimal etkisi dönemini belirlemek için gerekli olabilir.
Yanı sıra transfeksiyon, elektroporasyon ile memeli hücrelerin transfeksiyonu için iyi bilinen teknikleri daha vardır. Sık uygulanan sistemler, yük nükleik asit ile kompleks oluşturulmasına ve daha sonra hücrelere taşınmasını kolaylaştırmak için kimyasal nakil maddelerdir. En sık kullanılan ayıraçlar farklı lipit türlere dayanmaktadır veya katyonik polimerlerin 3 bir dizi seçilebilir. Her iki farklı bir seçim yaklaşımlar için ticari olarak temin edilebilir. Bu transfeksiyon reaktifler bunlar genellikle avantajı sunuyoruzBöylece dekolmanı için gerekliliğini ortadan kaldıran, çok zaman gerektirir ve de yapışık hücreleri ile işe yaramazsa, kullanımı kolay. Ne yazık ki, makrofajlar onlar in vitro belirgin çoğalırlar ve yabancı sitozolik DNA'ya 13-15 yöneltilen savunma mekanizmalarını sahip olmayan yok gibi, bu yöntemlerle geçiştirilmesi için oldukça zordur. Bu durumda, kimyasal nakil teknikler sıklıkla hücre canlılığının bir ciddi azalma ile sonuçlanır. Geçmişte başarıyla makrofajlara siRNA aktarabilir kimyasal nakil maddeleri, ancak akış sitometrik (Şekil 2A) ve floresan mikroskobik olarak (Şekil 2B) analizleri, Şekil 2'de gösterildiği gibi, ancak bunlar hücreleri içindeki siRNA ile aynı homojen dağılımı elde etmek için başarısız göstermektedir nucleofection ile elde edilmiştir. Aslında, akış sitometrik veriler, transfekte edilmiş hücrelerin iki popülasyon meydana gelmesi Nucleofecti sonra hücreler olarak benzer floresan ile ilk önce bir nüfus olduğunuüzerinde tespit edilir ve ikinci daha yoğun floresan bir nüfus bulunmaktadır. Kesin onay hala gereklidir ancak ilk popülasyon ikinci popülasyon muhtemelen çok parlak aglomeratlar ile hücrelerin tekabül ederken, sitoplazmada içinde floresan siRNA homojen bir dağılımını gösteren bu hücreler ile aynı olan floresan mikroskopi olduğunu varsayalım. Şekil 2A'da gösterilen bir akış sitometrik veriler göstermektedir ki, alternatif lipofeksiyon yaklaşıma göre, hücre başına daha az siRNA Nucleofection sonuçlanır. Bununla birlikte Şekil 3'te veri nucleofection ile bu buluşa katılan siRNA bile nispeten küçük miktarı zaten, hedef genin 80-90% demonte için yeterli olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, kimyasal transfeksiyondan sonra ikinci popülasyonuna ile bu buluşa katılan siRNA ek miktarı çok fazla ve muhtemelen daha da artmasına, yok etme etkisi için daha arzu edilmeyen yan etkilere neden olduğu, böylece daha olasıdır. Bunun dışındaBu SiRNA molekülleri olası değil fonksiyonel veya serbest siRNA'nın moleküllere göre en azından daha az verimli ve hedef etkilerini kapalı neden olabilir hücre içi aglomeralarının oluşumu zaten kendi içinde istenmeyen bir durumdur. Ayrıca bu aglomeraların gerçek doğası henüz belli değil. Bu noktalar, siRNA hücreler tarafından ancak endozomlar başarısız oldu ve siRNA tutulacağı ve bu yüzden etkisiz kalır, daha sonra ikinci serbest olduğunu gösteren endozomlar temsil mümkündür. Alternatif olarak, hücre lekeleri oluşur topaklar olabilir. Kimyasal transfeksiyonunun Fonksiyonel değerlendirmeler nedenle devirme verimliliği üzerinde hiçbir kesin ifadeler hala iki ayrı nüfus varlığı bu tüm sonuçlar, hem nüfus ortalamasını tarif demektir zaten elverişsiz olduğu, henüz yapılabilir, bekleyen, bu yüzden uyuşmuyor ya popülasyonlarının. Bu nedenle Nucleofection üstün bir yaklaşımdır.
<p cleşek = "jove_content"> Bununla birlikte, aynı zamanda burada tarif edilen transfeksiyon prosedüre sınırlamalar vardır. Hücreler Nucleofection yapışan hücreler, hücrelere ilave bir stres faktörü sunduğu, müstakil gereken karışımın içinde olmak zorunda beri. Ayrıca tüm protokol de oldukça zaman alıcı. Deney başına 10 – Transfeksiyonlar aynı anda gerçekleştirilir, ancak hücre hasarı önlemek için hızlı bir şekilde yapılması gereken olabilir ve bu, numune sayısı 8 ile sınırlıdır. Böylece, bu protokol, yüksek veri akışı tarama projeler için uygun değildir. Yüksek hacimli uygulamalar için farklı Nucleofector sistemleri mevcuttur. Birincisi, 16 de şerit biçimini sunan 4D-Nucleofector sistemi vardır. Daha büyük verim için, 96 gözlü Servisi sistemi ve 384 de HT Nucleofector sistemi mevcuttur. Bu şekilde yeni sistemler yerine alüminyum iletken polimer elektrot ve bu nedenle elektrik koşullarda, yani programları ve kompozisyonunun çalışma Ancak olarakNucleofector çözeltisi TV'nizi yerleştirmeden, bizim, bu sistemlerin protokol aktarılabilir halinde tespit edilmesi gerekir, buna göre değişti.Ancak, bu sınırlamalara rağmen protokolü bütün diğer viral olmayan yaklaşımların üstün THP-1 hücrelerinin güvenilir ve etkili bir transfeksiyonunu verim vermez burada sundu. Bu protokol, tüm diğer yönden birbirinden ayrılması ve normal olarak ve böylece mümkün olduğu kadar az transfeksiyon yan etkiler gösterdikleri için polarize, THP-1 hücrelerinde gen ekspresyonu değişimlerinin etkileri inceleme sağlar.
The authors have nothing to disclose.
Biz yayın maliyetlerini kapsayan bu yayını sponsor için Lonza Group Ltd müteşekkiriz. Biz SL mali destek und Kultur Wissenschaft Deutsche Infarktforschungshilfe Wilhelm-Vaillant-Stiftung, Ernest-Solvay-Stiftung ve Thüringer Ministerium für Bildung'u, teşekkür ederim.
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 |