Apresenta-se um protocolo simples e eficiente para a geração de macrófagos humanos. Casacos de Buffy são processados por dupla centrifugação em gradiente de densidade e monócitos isolados são então diferenciado para macrófagos em revestidos de teflon de cultura de células de sacas. Isso maximiza o rendimento de macrófagos e facilita a colheita de células para experiências posteriores.
Macrófagos humanos estão envolvidos em uma infinidade de processos patológicos que vão desde doenças infecciosas ao câncer. Assim, eles representam uma ferramenta valiosa para compreender os mecanismos subjacentes a estas doenças. Por isso, apresentam um protocolo simples para o isolamento de monócitos humanos a partir de crostas inflamatórias, seguido por um processo de diferenciação, que resulta em rendimentos elevados de macrófagos. A técnica baseia-se principalmente em comumente disponíveis equipamentos de laboratório e, portanto, fornece uma alternativa de custo e tempo efetivo de obter grandes quantidades de macrófagos humanos. Resumidamente, crostas inflamatórias a partir de dadores de sangue saudáveis são submetidas a uma centrifugação de gradiente de densidade dupla para a colheita a partir de monócitos do sangue periférico. Estes monócitos são então cultivadas em fluorados de etileno propileno (FEP) revestido com Teflon sacos de cultura de células na presença de factor de estimulação de colónias de macrófagos (M-CSF). Os macrófagos diferenciados podem ser facilmente colhidas e usadas para estudos posteriores e funcional quantodiz. Métodos importantes para o controle de qualidade e validação das etapas de isolamento e diferenciação será destacado dentro do protocolo. Em resumo, o protocolo aqui descrito permite aos cientistas rotina e de forma reprodutível isolar macrófagos humanos, sem a necessidade de ferramentas de custo intensivo. Além disso, os modelos de doença pode ser estudado num sistema humano singeneico contornar a utilização de macrófagos de murino.
As células da linhagem monocítica e seus terminalmente diferenciadas derivativos – macrófagos – exibem uma plasticidade impressionante no que diz respeito à sua função biológica, levando ao seu envolvimento em diversos processos tais como desenvolvimento, reparação tecidual e imunidade 1. O último é devido à sua capacidade fagocítica e apresentadora de antígeno que coloca macrófagos no cruzamento entre a resposta imune inata e adaptativa 2. No entanto, a sua capacidade para secretar citocinas, quimiocinas, factores de crescimento, e outras moléculas de sinalização 1, não só aumenta a sua função de imunomoduladores, mas também serve como uma base para as suas funções adicionais. As tentativas para espelhar essas etapas de ativação diversas no contexto de condições mediadas não-microbianos resultaram nas categorias M1 e M2 3. Embora esta classificação não é completo, permite um conhecimento básico da biologia dos macrófagos.
Devido a estas capacidades multifacetadas ele vem como nenhuma surpresa que os macrófagos são associados a muitas condições que de alguma forma envolvem remodelação do tecido ou inflamação. Ao lado de seu papel fundamental no reconhecimento e liberação de patógenos invasores 4-6, os macrófagos têm cada vez mais entram em foco na aterosclerose, fibrose, obesidade e câncer de 7-10. Um método reprodutível para a geração de macrófagos humanos é, portanto, crucial para a compreensão dessas patologias. Aqui é apresentado um método com base no isolamento de monócitos humanos a partir de sangue periférico de dadores saudáveis, por uma técnica de dupla centrifugação de gradiente de densidade, tal como descrito previamente 11. De forma a facilitar a diferenciação no sentido macrófagos, as células monocíticas isolados são incubados na presença de baixas concentrações de FEC-M e soro humano normal a 12. Para facilitar ainda mais o manuseamento e a colheita de células, a diferenciação é realizada no gás de FEP permeávelSacos de cultura de células revestidas com teflon com uma superfície hidrofóbica 12-15. Os macrófagos que descansam resultantes podem ser submetidas a uma vasta gama de ensaios uma vez que ainda são capazes de responder a qualquer uma forma M1 ou M2-like. Métodos alternativos de isolamento de monócitos e subsequente diferenciação, tais como células ativadas magnética triagem (MACS) ou em contra-decantação centrífuga (CCE) tem algumas limitações em relação ao rendimento, custo e tempo necessário. O protocolo aqui descrito oferece a vantagem de que pode ser realizada com equipamento de laboratório padrão, sem a necessidade de reagentes especiais (por exemplo, contas magnéticas MACS) ou dispositivos (por exemplo, aparelhos CCE) e permite que o processamento de grandes quantidades de células.
Os macrófagos são células efetoras importantes do sistema imune inato e exibir funções importantes na imunomodulação, apresentação de antígenos e homeostase do tecido. Devido à sua notável plasticidade, eles são capazes de responder a estímulos de diferentes com que as alterações de fenótipo. No entanto, até agora um monte de dados sobre macrófagos polarização são obtidas no sistema murino, embora existam relatos que mostram que apenas cerca de 50% dos marcadores de macrófagos de polarização pode ser diretamente traduzido do mouse para humano 16. Por conseguinte, apresenta-se aqui um método para se obter os macrófagos humanos primários, em número e pureza suficiente sem a necessidade de materiais dispendiosos, como por exemplo, contas magnéticas MACS e um dispositivo de elutriação por centrifugação contrafluxo.
O nosso método baseia-se no isolamento de monócitos a partir de PBMC e sua subsequente diferenciação em macrófagos em FEP Teflon sacos de cultura de células na presença de baixo concentrations de M-CSF 11-13. Enquanto monócitos representam menos de 5 a 10% dos leucócitos do sangue periférico em seres humanos, com a estimulação são recrutados para locais periféricos onde se diferenciam em macrófagos teciduais residentes ou células dendríticas 17. A citocina de M-CSF é importante para a sobrevivência dos monócitos e dirige a sua diferenciação para macrófagos 18,19. Até agora, as concentrações de FEC-M, que foram escolhidos para a diferenciação de monócitos variaram até 100 ng / ml, contudo, no nosso protocolo que é capaz de obter um número suficiente de macrófagos maduros com uma concentração de M-CSF de apenas 2,5 ng / ml 12 , 20. Além disso, as células são cultivadas em Teflon FEP-revestidos sacos de cultura de células que facilitam o desprendimento dos macrófagos e a sua sementeira subsequente em números de células definidas. Uma vez que os sacos podem ser reutilizados várias vezes, o que diminui ainda mais os custos para o processo de isolamento.
Os macrófagos obtidos por este procedimentosão altamente positivo para CD45, CD14, CD11b, CD11c e mostrar a expressão do CD206 receptor de manose que defende uma população de puros, macrófagos maduros 21,22. Especialmente alta expressão de CD14 é típico para macrófagos diferenciados na presença de M-CSF 23. Após sementeira das células, eles exibem uma adesão rápida a superfícies de plástico, com algumas células mostrando uma morfologia fusiforme típico, enquanto que outros apresentam um fenótipo de ovo frito. Isto está de acordo com as observações de outros autores 18,22,24.
Foi relatado que a diferenciação de monócitos na presença de M-CSF conduz a macrófagos M2-polarizados 16,25. No entanto, os macrófagos isolados pelo nosso protocolo ainda são capazes de responder a uma grande variedade de estímulos, incluindo a exposição de microvesículas derivadas de células tumorais e de co-cultura com células tumorais 26,27 ou exposição ao LPS aos quais eles reagem com a indução de pró genes inflamatórios tais como IL-1 &# 946 ;, TNFa, Wnt5a, ou várias metaloproteinases da matriz, que são consideradas típicas de macrófagos M1-polarizados 3,5,28.
Em conclusão, o isolamento de monócitos por centrifugação em gradiente de densidade dupla e subsequente diferenciação em direcção macrófagos em Teflon FEP-revestidas de cultura de células resulta em sacos de um elevado número de macrófagos, sem a necessidade de procedimentos tecnicamente difíceis ou caros. Os macrófagos obtidos podem ser utilizados para posterior análise que vão desde a ativação clássica através de LPS para a co-cultura com células tumorais.
The authors have nothing to disclose.
Os autores gostariam de agradecer a senhora Meike Schaffrinski para ela sempre excelente assistência técnica durante os últimos anos.
Este trabalho foi financiado pelo Conselho de Pesquisa da Alemanha (DFG), dentro do grupo de investigação conjunto 942 (FOR942) e pelo Programa de Pesquisa da Faculdade de Medicina, Georg-August-Universidade de 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 |