Summary

Eine effiziente und High-Yield-Methode zur Isolierung von Maus über dendritische Zellen Subsets

Published: April 18, 2016
doi:

Summary

Distinct dendritic cell subsets exist as rare populations in lymphoid organs, and therefore are challenging to isolate in sufficient numbers and purity for immunological experiments. Here we describe a high efficiency, high yield method for isolation of all of the currently known major subsets of mouse splenic dendritic cells.

Abstract

Dendritische Zellen (DCs) sind professionelle Antigen-präsentierende Zellen, in erster Linie verantwortlich für die Erfassung, Verarbeitung und Antigenen auf Antigen-präsentierenden Molekülen präsentiert T-Zellen vermittelte Immunität zu initiieren. Dendritische Zellen können in mehrere phänotypisch und funktionell heterogenen Untergruppen getrennt werden. Drei wichtige Untergruppen von Milz- dendritischen Zellen sind plasmazytoiden, CD8a Pos und CD8a Neg Zellen. Die plasmazytoiden DCs sind natürliche Produzenten von Typ I Interferon und sind wichtig für die anti-virale T-Zell-Immunität. Die CD8a Neg DC Teilmenge wird für MHC – Klasse – II – Antigen – Präsentation spezialisiert und ist in Priming CD4 – T – Zellen zentral beteiligt. Die CD8a Pos DCs sind in erster Linie verantwortlich für die Kreuzpräsentation von exogenen Antigenen und CD8 T – Zellen – Priming. Die CD8a Pos DCs nachgewiesen wurden bei der Präsentation von Glycolipid – Antigenen durch CD1d Moleküle an eine spezialisierte T cel am effizientestenl Bevölkerung als unveränderliche natürliche Killer-T (iNKT) Zellen bekannt. Verabreichung von Flt-3-Ligand erhöht die Frequenz der Migration der dendritischen Zellvorläuferzellen aus Knochenmark, letztendlich in Expansion der dendritischen Zellen in peripheren lymphoiden Organen in murinen Modellen resultiert. Wir haben dieses Modell angepasst für eine große Anzahl von funktionellen dendritischen Zellen zu reinigen , die Verwendung in der Zellübertragung Experimente in vivo Fähigkeits verschiedener DC Untergruppen zu vergleichen.

Introduction

Dendritische Zellen (DC) wurden vor fast vierzig Jahren entdeckt , als die "große stel (griechisch Dendron) Zelle" 1 in lymphatischen Organen. Viele Studien haben gezeigt , dass DCs die einzigen Antigen – präsentierende Zellen sind , die effektiv naiver T – Zellen zu stimulieren 2. Eine wichtige Funktion dieser Zellen ist die Aufnahme und Präsentation von Antigenen und deren effiziente Verarbeitung und Laden derselben auf Antigen-präsentierenden Molekülen. In der Milz der Maus können DCs in plasmazytoiden und konventionelle Subsets getrennt werden. Die plasmazytoiden DCs zeichnen sich durch niedrige Expression von CD11c und ein hohes Maß an B220 und Gr-1 aus. Sie sind auch positiv für die Oberflächenmarker mPDCA1 und absondern Typ I in Reaktion auf maut Interferon like Rezeptor 9 (TLR9) Liganden. Die herkömmlichen DCs sind hoch für CD11c und MHC-Klasse-II-Expression. Sie können auf der Grundlage der Oberflächenexpression von phänotypischen Markern wie CD4, CD8a, DEC205, CD in drei verschiedene Untergruppen aufgeteilt werden,11b und dendritischen Zellen hemmenden Rezeptor 2 (DCIR2, anerkannt durch den 33D1 – Antikörper) Proteine ​​3,4. Die CD8a Pos DCs sind auch als CDC1 bekannt ist , sind positiv für DEC205, aber negativ für myeloische Marker wie CD11b und 33D1. Die CD8a Neg DCs, auch cdc2 genannt, sind positiv für 33D1, CD11b und CD4 aber es fehlt DEC205. Die doppelt negative Untergruppe (dh negativ für beide CD4 und CD8a) ist relativ selten, und ist negativ für DEC205 und 33D1. Es ist die am wenigsten charakterisierten Teilmenge und kann eine weniger differenzierte Form von CD8a Neg DC sein.

Phänotypischen Unterschiede in den verschiedenen Teilmengen DC auch auf ihre in vivo – Funktionen erweitern. Die CD8a Neg DCs sind stark phagozytierenden und werden gedacht , exogene Antigen zu präsentieren hauptsächlich über MHC – Klasse – II an CD4 – T – Zellen 3. Im Gegensatz dazu sind die CD8a Pos DCs Fach zur Präsentation von löslichem Protein – Antigen auf MHC – Klasse Iin einem Mechanismus Kreuzpräsentation genannt. Das Ergebnis der Kreuzpräsentation hängt von der Aktivierungsstatus dieser DCs 5, und kann entweder zur Expansion von zytotoxischen T – Zellen (CTL) oder die Entwicklung von regulatorischen T – Zellen 6 2,7 führen. Targeting von Antigen an CD8a Pos DCs unter Verwendung von Anti-DEC205-Antikörper-vermittelte Abgabe resultiert im Wesentlichen in der Streichung von T – Zellen 8, während Präsentation von infizierten apoptotischen Zellen abgeleiteten Antigenen induziert eine starke CTL – Antwort 9.

Zusätzlich zur Erkennung von Peptidantigenen, hat das Immunsystem von Säugetieren entwickelt Lipid und Glycolipid-Antigene zu erkennen. Diese Antigene werden von CD1-Molekülen präsentiert werden, welche MHC-Klasse-I-like Zelloberflächenproteine, die in mehreren verwandten Formen in verschiedenen Säugetieren existieren. Bei Mäusen, die so genannte eine einzige Art von hochkonservierten CD1 – Molekül ist CD1d verantwortlich für die Präsentation von Glycolipid – Antigenen 10. Der Bürgermeister Population von T-Zellen, die CD1d / Glykolipid Komplexe erkennen ist invariant NKT-Zellen (iNKT Zellen) genannt. Diese Zellen exprimieren ein semi-invariant T – Zell – Rezeptor (TCR) einer invariant TCR & agr; Kette zusammengesetzt , die mit TCR & bgr; Ketten gekoppelt ist , die 11 Vielfalt begrenzt haben. Im Gegensatz zu herkömmlichen T – Zellen , die aktiviert Effektor – T – Zellen zu vermehren und zu differenzieren müssen zu werden, existieren iNKT Zellen als Effektor Bevölkerung und beginnen schnell nach Glykolipid Verwaltung 12 reagiert. Identifizierung von physiologisch relevanten präsentierenden Zellen Lipid-Antigen ist ein aktives Forschungsgebiet, und mehrere verschiedene Zelltypen, wie beispielsweise B-Zellen, Makrophagen und DCs wurden vorgeschlagen, um diese Funktion auszuführen. Es wurde jedoch gezeigt , dass die CD8a Pos Teilmenge von DCs die primäre Zelle ist vermittelnde Aufnahme und Präsentation von Antigenen auf Lipid Maus iNKT Zellen 13 und Glycolipid – vermittelten cross-Priming von CD8 – T – Zellen 14.

ove_content "> Um die Effizienz der Antigen-Präsentation durch verschiedene Antigen-präsentierende Zellen zu vergleichen, ein einfacher Ansatz ist, verschiedene Arten von gereinigten APCs gepulst mit äquivalenten Mengen an Antigen in naiven hosts. Cell Transfer Experimente dieses Typs übertragen werden häufig für immunologische Untersuchungen durchgeführt. Allerdings Durchführen eines Transferstudien mit ex vivo Antigen behandelt DCs ist eine Herausforderung, da diese Zellen so selten Populationen in lymphatischen Organen bestehen , wo sie machen weniger als 2% der gesamten Zellen 15. daher ist es notwendig , die Entwicklung dieser Zellen in Spendertiere zu verbessern die Effizienz der Isolation Protokolle zu erhöhen.

Es ist bekannt , dass die gemeinsame lymphoiden und myeloiden Vorläufern gemeinsamen, die zur Erzeugung von pDC, CD8 Pos und CD8 Neg DC Subsets express fms-verwandte Rezeptor – Tyrosinkinase 3 (Flt-3) erforderlich sind. Bei der Invivo – Flt-3 – Ligand (Flt-3L) Verwaltung, emigratIon von Flt-3 – Vorläuferzellen aus dem Knochenmark exprimiert , wird erhöht, 16 in der erhöhten Aussaat von peripheren lymphatischen Organen und den Ausbau ihrer reifen DC Nachkommen zur Folge hat . Die Expression von Flt-3 wird während der Verpflichtung zur B, T oder NK-Zell-Differenzierungswege verloren. Daher ist nur eine minimale Veränderungen in diesen Zellen auf Flt-3L Verabreichung beobachtet. Ähnliche Expansion in DC – Populationen in Mäusen beobachtet tragenden Tumoren , die durch Implantation eines B16-Melanomzelllinie sekretierenden murinen Flt-3L, die für die Bereitstellung anhalt systemische Spiegel von Flt-3L 17,18 , ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Verfügung stellt. Unter Verwendung dieses Ansatzes haben wir ein Protokoll basiert auf der Implantation von B16-Melanomzellen sezer Flt-3L entwickelt, um die Expansion aller normalen DC Untergruppen in der Milz der Maus zu stimulieren und somit erheblich die Ausbeuten dieser Zellen zu erhöhen, die für die nachfolgenden Experimenten isoliert werden kann . Wir finden immer wieder, dass innerhalb von 10 bis 14 Tagen nach subkutaner imPlantage des Tumors Flt-3 sezernierenden, Mäuse entwickeln Splenomegalie mit deutlichen Anreicherung von DCs 40 zu bilden – 60% der gesamten Milz-Zellen. Aus diesen Milzen können verschiedene DC Untergruppen mit hoher Reinheit unter Verwendung von handelsüblichen Zellreinigung Kits isoliert werden, die Teilmenge spezifischen phänotypischen Marker verwenden.

Protocol

Tierversuche werden in Übereinstimmung mit genehmigten Richtlinien der institutionellen Tierpflege und Nutzung Ausschuss (IACUC) durchgeführt. Alle Verfahren erfordern Sterilität sind in einem Bio-Sicherheitsschrank durchgeführt. 1. Die Implantation von B16.Flt3L Melanom bei Mäusen Kultur der Flt-3 exprimierenden B16 – Melanomzelllinie in T25 – Gewebekulturkolben in einer Dichte von 0,5 x 10 6 Zellen / ml in komplettem DMEM – Medium mit 10% CO 2 bei 37 ?…

Representative Results

Die Ergebnisse dieses Verfahrens beruht auf der Expansion des DC Untergruppen durch murine Flt-3L durch die implantierten Melanomzellen exprimiert wird. Der B16.Flt3L Tumor wurde aus einer C57BL / 6-Maus abgeleitet und sollte mit diesem Stamm Hintergrund, um in Tiere implantiert werden Versagen des Tumors zu vermeiden wegen Ablehnung zu etablieren. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, genetisch veränderte Mäuse verwenden DCs mit bekannten Defekten in Signalwege oder Rezeptor…

Discussion

Dendritische Zellen werden akzeptiert die wichtigsten professionellen Antigen zu sein Zellen beteiligt in der Priming von T-Zell-Antworten zu präsentieren. Ihre Hauptfunktion ist es, die Gewebe-Mikroumgebung Umfrage durch die Aufnahme und Verarbeitung von Antigenen für die Präsentation an T-Zellen. Um die Funktion von spezifischen DC Untergruppen zu untersuchen, müssen diese in ausreichender Zahl isoliert werden, um einen Ansatz, der ihren normalen Phänotyp und Funktionen beibehält. Die meisten Protokolle basieren…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde von NIH / NIAID Zuschuss AI45889 zu SAP Flow-Zytometrie unterstützten Studien wurden unter Verwendung von Kernanlagen durch die Einstein Cancer Center (NIH / NCI CA013330) und Zentrum für AIDS-Forschung (NIH / NIAID AI51519) unterstützt FACS durchgeführt.

Materials

0.05% Trypsin-EDTA  Life Technologies, Gibco 25300-054
Isoflurane  Sigma-Aldrich CDS019936-250MG
Collagenase D  Roche Diagnostics 11088858001
DNase I (dry powder) QIAGEN 79254
200 proof ethanol  Thermo Fisher Scientific 9-6705-004-220 Used to prepare 70% ethanol
RBC lysis buffer Sigma-Aldrich R7757
RPMI-1640 medium with L-glutamine  Life Technologies, Gibco 11875-119
DMEM medium with L-glutamine  Life Technologies, Gibco 11995-073
200 mM L-glutamine  Life Technologies 25030081
MEM non-essential amino acids  Life Technologies, Gibco 11140-050
MEM essential amino acids  Life Technologies 11130-051 
β-mercaptoethanol  Life Technologies, Invitrogen 21985-023
Sodium pyruvate  Life Technologies 11360-070
HEPES  Life Technologies, Invitrogen 15630
Phosphate buffered saline (PBS Ca2+ and Mg2+ free pH 7.2) Life Technologies, Invitrogen 20012-050
Dulbecco’s PBS (DPBS with Ca2+ and Mg2+) Life Technologies, Gibco 14040-182
0.5 M Ethylenediaminetetraacetate (EDTA) solution  Life Technologies 15575-020
Bovine serum albumin (BSA)  Sigma-Aldrich A2153
Fetal calf serum Atlanta Biologicals S11050 
Penicillin/streptomycin  Life Technologies, Invitrogen 15140-163
Trypan blue (dry powder)  Sigma-Aldrich T6146-5G  Prepare 0.08% with PBS
Plasmacytoid Dendritic Cell Isolation Kit II, mouse Miltenyi Biotech 130-092-786
Magnetic beads conjugated with anti-mouse CD11c  Miltenyi Biotech 130-152-001
CD8αPos mouse DC isolation kit  Miltenyi Biotech 130-091-169
Fc-gamma receptor blocking antibody (Clone 2.4G2) BD Biosciences 553141
Anti-mouse CD11c-FITC  BD Biosciences 553801
Anti-mouse CD8α-PerCP  BD Biosciences 553036
Anti-mouse B220-PE  BD Biosciences 553090
1 ml syringes  BD 26048
23 G1 needle  BD 305145
100 mm Petri dishes  Thermo Fisher Scientific 875712
Surgical instruments  Kent Scientific INSMOUSEKIT
Cell strainer (70 µm  BD 352350
Large Petri plates  Thermo Fisher Scientific FB0875712
Vacuum filtration system (500 ml(0.22 um  Corning 431097
LS columns  Miltenyi 130-042-401
Magnetic stand MACS separator  Miltenyi Biotec 130-042-302
Wide-bore 200 μl pipette tips  PerkinElmer 111623
Corning ultra-low attachment 96-well plates  Corning CLS3474-24EA
6-8 week old female C57BL/6 mice  Jackson Research Laboratories, Jax
Murine B16.Flt3L melanoma cell line described by Mach et al. ,2000
Serum free DMEM and RPMI media
500 ml DMEM with L-glutamine, or 500 ml RPMI-1640 with L-glutamine

5 ml MEM nonessential amino acids (100x, 10 mM)    

5 ml HEPES Buffer (1 M)    

5 ml L-glutamine (200 mM) 

0.5 ml 2-mercaptoethanol (5.5 x 10-2 M)
Mix all the ingredients in a biosafety cabinet with either DMEM or RPMI media depending on your need.  Filter sterilize the media by passing through a 0.22 µm vacuum filtration system.
Complete RPMI and DMEM media Add 50 ml of heat inactivated fetal calf serum to serum free RPMI or DMEM media to obtain complete media.
MACS buffer:  Add 2 ml of 0.5 M EDTA and 10 ml of heat inactivated fetal calf serum to 500 ml of Phosphate-buffered saline (PBS, Ca2+ and Mg2+ Free, pH 7.2) and 2 ug/ml 2.4G2 (Fc-Block antibody). 
FACS staining buffer Dissolve sodium azide to 0.05% (0.25 g per 500 ml) in MACS buffer to obtain FACS staining buffer
10x Collagenase D and DNase 1 stock solution
Dissolve 1 g of collagenase D and 0.2 ml of DNase 1 stock (1 mg/ml, 100x) in 20 ml of PBS containing Ca++ and Mg++ to obtain a solution of approximately 1,000-
2,000 Units of collagenase activity per ml

This 10x stock solution can be prepared ahead of time and stored at -20 °C for several weeks. Dilute 1 ml of this with 9 ml of serum free RPMI immediately before use

References

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Cite This Article
Arora, P., Porcelli, S. A. An Efficient and High Yield Method for Isolation of Mouse Dendritic Cell Subsets. J. Vis. Exp. (110), e53824, doi:10.3791/53824 (2016).

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