Wij presenteren een eenvoudig en efficiënt protocol voor het genereren van humane macrofagen. Buffy coats worden door dubbele dichtheidsgradiënt centrifugatie en geïsoleerde monocyten worden vervolgens gedifferentieerd macrofagen in met Teflon beklede celkweek zakken. Dit maximaliseert macrofaag opbrengst en vergemakkelijkt cel oogsten voor volgende experimenten.
Menselijke macrofagen betrokken zijn bij een grote verscheidenheid aan pathologische processen gaande van infectieziekten kanker. Zo vormen zij een waardevol instrument om de onderliggende mechanismen van deze ziekten te begrijpen. Daarom presenteren een eenvoudig protocol voor de isolatie van humane monocyten uit buffy coats, gevolgd door een differentiatie procedure die leidt tot hoge opbrengsten macrofaag. De techniek berust grotendeels op algemeen beschikbare laboratoriumapparatuur, en derhalve een kosten en tijd efficiënte manier om grote hoeveelheden menselijke macrofagen verkregen. Kort buffy coats van gezonde bloeddonoren onderworpen aan een dubbele dichtheidsgradiënt centrifugatie monocyten oogsten uit het perifere bloed. De monocyten worden vervolgens gekweekt in gefluoreerd ethyleenpropyleen (FEP)-Teflon beklede celkweek zakken in aanwezigheid van macrofaag-kolonie stimulerende factor (M-CSF). Het gedifferentieerde macrofagen kunnen gemakkelijk worden geoogst en gebruikt voor verdere studies en functioneelzegt. Belangrijke methoden voor de validatie van de isolatie en differentiatie stappen zullen worden belicht in het protocol. Samengevat, de hier beschreven protocol kunnen wetenschappers routinematig en reproduceerbaar te isoleren menselijke macrofagen zonder dat kostenintensieve hulpmiddelen. Bovendien kan de ziekte van modellen worden bestudeerd in een syngenetische menselijk systeem te omzeilen het gebruik van muizen macrofagen.
Cellen van de monocyt geslacht en de terminaal gedifferentieerde derivaten – macrofagen – vertonen een opvallende plasticiteit met betrekking tot hun biologische functie, waardoor hun betrokkenheid in zulke uiteenlopende processen ontwikkeling, weefselherstel en immuniteit 1. Dit laatste is te wijten aan hun fagocytaire en antigeen-presenterende capaciteit die macrofagen plaatst op het kruispunt tussen het aangeboren en adaptieve immuunrespons 2. Hun vermogen om cytokines, chemokines, groeifactoren en andere signaalmoleculen afscheiden 1 niet alleen verhoogt hun immuun modulerende functie maar ook dient als basis voor de aanvullende functies. Pogingen om deze verschillende activering stappen in de context van niet-microbiële gemedieerde aandoeningen hebben geleid tot de M1 en M2 categorieën 3 spiegelen. Hoewel deze indeling is niet compleet, het zorgt voor een fundamenteel begrip van macrofaag biologie.
Door deze veelzijdige mogelijkheden het komt niet als een verrassing dat macrofagen worden geassocieerd met vele voorwaarden die op een bepaalde manier te betrekken weefselremodellering of ontsteking. Naast hun fundamentele rol in de erkenning en goedkeuring van de binnendringende ziekteverwekkers 4-6, zijn macrofagen steeds meer op de nadruk in atherosclerose, fibrose, obesitas en kanker 7-10. Een reproduceerbare werkwijze voor het genereren van humane macrofagen is daarom cruciaal voor het begrijpen van deze pathologieën. Hier presenteren we een methode waarbij de isolatie van humane monocyten uit het perifere bloed van gezonde donoren door een dubbele dichtheidsgradiënt centrifugatie techniek zoals eerder 11 beschreven. Om differentiatie tot macrofagen bevorderen, worden de geïsoleerde monocytische cellen geïncubeerd in de aanwezigheid van lage concentraties van M-CSF en normaal humaan serum 12. Om verdere behandeling en cel oogst te vergemakkelijken, wordt de differentiatie in zuurstofdoorlatende FEP uitgevoerdTeflon-coating celcultuur zakken met een hydrofoob oppervlak 12-15. De resulterende rustende macrofagen kunnen worden onderworpen aan diverse testen zoals ze nog kan reageren in hetzij een M1 of M2-achtige manier. Alternatieve methoden monocyt isolatie en daaropvolgende differentiatie zoals magnetische geactiveerde celsortering (MACS) of tegenstroom centrifugale elutriatie (CCE) enkele beperkingen met betrekking tot de opbrengst, kosten en tijd vereist. De hierin beschreven protocol biedt het voordeel dat het met standaard laboratorium apparatuur kan worden uitgevoerd zonder de noodzaak van speciale reagentia (bijvoorbeeld MACS magnetische beads) of inrichtingen (bijvoorbeeld CCE inrichting) en maakt de verwerking van grote hoeveelheden cellen.
Macrofagen zijn belangrijke effectorcellen van het aangeboren immuunsysteem en belangrijke functies in immunomodulatie antigeenpresentatie en weefselhomeostase geven. Vanwege hun opmerkelijke plasticiteit, zij kunnen reageren op verschillende stimuli veranderingen van het fenotype. Tot dusver veel gegevens over macrofaag polarisatie worden verkregen in het systeem van muizen, hoewel er meldingen blijkt dat slechts ongeveer 50% van macrofaag polarisatie markers direct vertaald wordt uit muizen menselijke 16. Daarom presenteren we hier een methode om primaire humane macrofagen in voldoende aantal en zuiverheid te verkrijgen zonder de noodzaak van dure materialen, bijvoorbeeld MACS magnetische korrels of tegenstroom centrifugale elutriatie apparaat.
Onze werkwijze is gebaseerd op de isolatie van monocyten uit PBMC en de daaropvolgende differentiatie in macrofagen FEP Teflon beklede celkweek zakken in de aanwezigheid van lage concentrations van M-CSF 11-13. Hoewel monocyten vertegenwoordigen minder dan 5 tot 10% van perifeer bloed leukocyten in de mens, na stimuleren zij worden gerekruteerd perifere plaatsen waar ze differentiëren resident weefsel macrofagen of dendritische cellen 17. De cytokine M-CSF is belangrijk voor monocyt overleving en drijft hun differentiatie tot macrofagen 18,19. Tot dusver zijn de M-CSF-concentraties die werden gekozen voor monocyt differentiatie varieerde tot 100 ng / ml, echter in ons protocol kunnen wij voldoende aantallen rijpe macrofagen te verkrijgen met een M-CSF concentratie van slechts 2,5 ng / ml 12 , 20. Daarnaast worden cellen gekweekt in FEP Teflon beklede celkweek zakken die het losmaken van de macrofagen en de daaropvolgende zaaien in bepaalde celaantallen vergemakkelijken. Aangezien de zakken meerdere malen kan worden hergebruikt, dit verder vermindert de kosten voor de isolatie werkwijze.
De door deze procedure macrofagenzijn zeer positief voor CD45, CD14, CD 11, CD 11 c en tonen uitdrukking van de mannose receptor CD206, die pleit voor een bevolking van zuiver, volwassen macrofagen 21,22. Bijzonder hoge CD14 expressie is typisch voor gedifferentieerde macrofagen in de aanwezigheid van M-CSF 23. Na enten van de cellen, tonen zij een snelle hechting aan kunststof oppervlakken met een aantal cellen welke een typische spindel-achtige morfologie, terwijl anderen vertonen een gebakken ei fenotype. Dit is in overeenstemming met de waarnemingen van andere auteurs 18,22,24.
Er werd gemeld dat differentiatie van monocyten in de aanwezigheid van M-CSF leidt tot M2-gepolariseerde macrofagen 16,25. De macrofagen geïsoleerd door ons protocol nog steeds in staat om te reageren op diverse stimuli inclusief blootstelling aan tumorcel afgeleide microvesicles en co-kweek met tumorcellen 26,27 of blootstelling aan LPS waaraan zij reageren met inductie van pro inflammatoire genen zoals IL-1 en# 946 ;, TNFa, Wnt5a, of diverse matrixmetalloproteïnases die typisch worden beschouwd voor het M1-gepolariseerde macrofagen 3,5,28.
Concluderend, de isolatie van monocyten door dubbele dichtheidsgradiënt centrifugatie en daaropvolgende differentiatie tot macrofagen uit FEP Teflon beklede celkweek zakken resulteert in hoge aantallen macrofagen zonder dat technisch moeilijke of dure procedures. De verkregen macrofagen kunnen worden gebruikt voor daaropvolgende analyse van klassiek activatie door LPS op de co-kweek met tumorcellen.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen graag mevrouw Meike Schaffrinski bedanken voor haar altijd een uitstekende technische assistentie tijdens de laatste paar jaar.
Dit werk werd gefinancierd door de Duitse Research Council (DFG) binnen de gezamenlijke onderzoeksgroep 942 (FOR942) en door het onderzoeksprogramma van de faculteit Geneeskunde, Georg-August-Universität Göttingen.
antibodies for immunophenotyping | Beckman Coulter | for example: CD11c-PE (IM1760), CD45-FITC (7782), IgG1-PE isotype control (A07796), IgG1-FITC isotype control (A07795) | |
BioLegends | for example: CD14-FITC (325603), CD206-PE (321105) | ||
Axiovert 200M microscope | Zeiss | ||
calcein-AM | AnaSpec | 89201 | |
combi-stopper closing cones | Braun | 4495101 | |
1x PBS, w/o Ca and Mg | Pan biotech | P04-36500 | for PBS-EDTA (1 mM) add 1 ml 0,5 M EDTA per 500ml PBS |
10x PBS, w/o Ca and Mg | Invitrogen | 14200-067 | |
EDTA (Titriplex III) | Merck | 1084211000 | prepare a 0,5 M solution in H2O, use a sterile filter |
cell dissociation buffer (enzyme-free, PBS-based) | Gibco | 13151-014 | |
Fetal calf serum (FCS) | Invitrogen | 10091148 | heat-inactivated |
Ficoll (density 1.077g/ml) | Biochrom AG | L6115 | |
FACSCanto II | BD Biosciences | ||
goat anti-mouse FITC | santa cruz | sc-2010 | |
LPS from E.coli | Sigma | L8274 | final conc: 100 ng/ml |
Multifuge 3 L-R | Heraeus | ||
Penicillin/streptomycin | Biochrom AG | A2213 | |
Percoll (density 1,131g/ml) | GE Healthcare | 17-0891-02 | |
Perfusor syringe 50ml | Braun | 8728844F | |
Phalloidin-TRITC | Sigma | P1951 | resuspend in methanol (c = 0,1 mg/ml) |
Plastic Disposable Pasteur Pipettes | LVL technologies | 2655181 | |
rh M-CSF | ImmunoTools | 11343117 | Resuspend in 500µl sterile H2O (c = 100 ng/µl), aliquot |
RPMI-1640 with Phenol Red | Gibco | 21875-034 | |
RPMI-1640 without Phenol Red | Gibco | 11835-063 | |
sterilization paper | VP group | 3KFKFS230116 | |
Trypan Blue stain (0,4% w/v) | Sigma | T8154 | |
FEP Teflon-coated cell culture bag, small | CellGenix | 72-C | |
FEP Teflon-coated cell culture bag, large | CellGenix | 197-C |