Immature dendritic cells can be selectively differentiated into tolerogenic or mature dendritic cells to regulate the balance between immunity and tolerance. This work presents a means to generate from immature monocyte derived dendritic cells (moDCs), in vitro tolerogenic and mature moDCs that differ in metabolic phenotypes.
النتائج الاستجابة المناعية من تفاعل معقد بين نظام المناعة الفطري مستضد غير محددة ومستضد محدد نظام المناعة التكيفية. جهاز المناعة هو التوازن المستمر في الحفاظ على التسامح إلى جزيئات الذات والرد بسرعة لمسببات الأمراض. الخلايا الجذعية (DCS) هي قوية المهنية مستضد الخلايا التي تربط بين نظام المناعة الفطري لجهاز المناعة على التكيف وتحقيق التوازن بين استجابة تكيفية بين الذاتية وغير الذاتية. اعتمادا على إشارات النضج، والخلايا الجذعية غير الناضجة يمكن حفز انتقائي على التمايز إلى البلدان النامية المناعية أو مولد للتحمل. توفر الخلايا الجذعية المناعية إشارات انتشار للخلايا T مستضد معين للتوسع نسيلي. في حين تنظم الخلايا الجذعية مولد للتحمل التسامح مستضد معين حذف خلايا T أو التوسع نسيلي من التنظيمية خلايا تي. ونظرا لهذه الخاصية الفريدة، وسعى للغاية الخلايا الجذعية بعد كعوامل علاجية لمرضى السرطان وفردوس المناعة الذاتيةASES. الخلايا الجذعية يمكن أن تكون محملة مستضدات معينة في المختبر، وحقنه في جسم الإنسان لجبل استجابة مناعية معينة سواء المناعية ومولد للتحمل. يعرض هذا العمل وسيلة لتوليد في المختبر من وحيدات، والخلايا الجذعية الوحيدات غير ناضجة مشتقة (moDCs)، مولد للتحمل وmoDCs ناضجة التي تختلف في التعبير علامة السطح، وظيفة والظواهر الأيضية.
وقد وصفت العاصمة لأول مرة من قبل بول لانجرهانز (خلايا لانغرهانس) في أواخر القرن التاسع عشر، كما يشار اليه من قبل جولز (1) وتتميز رالف ستينمان وZanvil كوهن في عام 1973 الذي أقر بأنها المهنية مستضد الخلايا 2. تم العثور على البلدان النامية في الدم المحيطي وفي معظم أنسجة الجسم، وخصوصا وفرة في الأنسجة التي تتعرض للبيئة الخارجية مثل الجلد (بوصفها خلايا لانغرهانس) وفي بطانة الأنف والرئتين والمعدة والأمعاء والتي تتيح لهم لمواجهة مستضدات خارجي. غير ناضجة البلدان النامية لديها القدرة التقامي لكن قدرة متدنية نسبيا على تحفيز خلايا T 3. غير ناضجة البلدان النامية تعبير عن مختلف مستقبلات التعرف على الأنماط (PRRs) أن القبض المرتبطة الممرض أنماط الجزيئية (PAMPs) أو أنماط الجزيئية المرتبطة الضرر (DAMPs) 4. تفعيل إشارات الخطر بالسيارة نضوج نحو البلدان النامية المناعية في حين تنتج جزيئات الذاتي في الخلايا التائية unresponsiveneSS وموت الخلايا المبرمج 5. وتتميز البلدان النامية المناعية التي upregulation من جزيئات MHC وجزيئات سطح شارك في تنشيطية وقدرتها على خلايا T ساذجة الرئيسية 6،7.
ويمكن أيضا أن نضجت غير ناضجة البلدان النامية نحو Treg الذي يحفز أو مولد للتحمل الدولة ردا على فيتامين D3 1A الأيض، 25 (O) 2 D 3 وبعض الأدوية المثبطة للمناعة مثل انترلوكين 10 (IL-10)، ديكساميثازون وrapamycin 8-9. وتتميز البلدان النامية مولد للتحمل من قبل التعبير عنها من الزخارف المثبطة أساس التيروزين immunoreceptor (ITIMs) التي تحتوي على مستقبلات سطح وبروابط. نقل الإشارة من ITIMs تحتوي على أفراد الأسرة ILT، ILT3 وILT4 في البلدان النامية مولد للتحمل تمنع alloproliferation ودفع Foxp3 + Treg التوسع 10،11. هذه الخصائص الفريدة للبلدان النامية مولد للتحمل تؤدي إلى قوة عميقة في الجسم الحي، وهي القدرة على إحداث التسامح دائم لترقيع خيفي زرع وsupprوفاق سطيف تطوير أمراض المناعة الذاتية. مولد للتحمل البلدان النامية قد ينظر بالتالي بانه نوع من البلدان النامية ناضجة الاستقطاب التي تعمل في تثبيط تنشيط جهاز المناعة.
حاليا، هناك نوعان من مجموعات فرعية العامة للخلايا الجذعية في الدم المحيطي البشري: البلدان النامية بلازماوية الشكل والبلدان النامية الدم النخاعي 12. البلدان النامية المتداولة هي المنشئة النادر أن أقل من 2٪ من الكريات البيض في دم الإنسان وهذا يشكل صعوبة في عزل عدد مناسب من البلدان النامية لدراسة وظائف immunoregulatory بهم. للتغلب على هذه المشكلة، وتستخدم الوحيدات متباينة البلدان النامية لتكون نموذجا في المختبر لدراسة وظيفة الخلايا الجذعية. هذه البلدان النامية في المختبر لديها مستقبلات وظائف مماثلة مقارنة في الجسم الحي البلدان النامية. يتم التحقيق في مقارنة تفصيلية لفي الجسم الحي البلدان النامية في المختبر ولدت الوحيدات المستمدة البلدان النامية (moDCs) من قبل مختبرات أخرى 13 و 14 و 15. وذكر أيضا أن moDCs ومؤتمر نزع السلاحكانت 1C + البلدان النامية ما يعادلها في تقديم المستضد وتحملها T وظيفة الخلية 15.
في هذه الورقة، ونحن تصف طريقة لتوليد moDCs غير ناضجة من حيدات الدم الطرفية ومن ثم التفريق بينهما في البلدان النامية المناعية ومولد للتحمل. وتتميز هذه الوحيدات المستمدة الخلايا الجذعية (moDCs) من خلال علامات على السطح، ملف خلوى، وظائف immunoregulatory والدول التمثيل الغذائي. الخلايا الجذعية المناعية ومولد للتحمل تنتج السيتوكينات المختلفة التي تؤدي إلى توسيع إما خلايا T الصنعية أو الخلايا التائية التنظيمية. في هذه الورقة، يتم تنفيذ التنميط خلوى مع النظم التي تستخدم تكنولوجيا متعددة. يتم تحضين المتوسطة نمو الخلايا مع الأجسام المضادة يجمد ونا مميزا الخرز وقراءة في محلل المضغوط. ويتم تحليل الدول الأيضية من البلدان النامية باستخدام تحليل تدفق الخلية التي تقيس معدل الأكسجين الاستهلاك، وهو مؤشر على التنفس الخلوي، ومعدل تحمض خارج الخلية التي تعكس حال السكرتدفق في الخلايا الجذعية. قياس هذه المعدلات الطاقة الحيوية ويوفر وسيلة لتتبع التغيرات في عملية الأيض الخلوية التي تلعب دورا حيويا في تطوير الخلايا الجذعية وظيفة.
وتصف هذه الورقة طريقة لتوليد من وحيدات moDCs غير ناضجة، moDCs مولد للتحمل وmoDCs ناضجة. وتناقش الخطوات الهامة في هذا البروتوكول بالتفصيل في الفقرات التالية. من المهم أن نلاحظ أن يستخدم الدم المحيطي البشري كمادة أولية في هذا البروتوكول والاحتياطات العالمية للتعامل مع الدم البشري يجب أن تمارس. على الرغم من أنه من الممكن تقنيا لاشتقاق البلدان النامية من نخاع العظام في البشر 24، ويفضل في المختبر العاصمة التمايز من الخلايا الموجودة في الدم المحيطي نظرا لتوافر الدم المحيطي مقارنة نخاع العظام. بين الخلايا الموجودة في الدم المحيطي، المكونة للدم CD34 + الخلايا الجذعية وحيدات وتستخدم عادة للجيل في المختبر من البلدان النامية. CD34 + المكونة للدم والخلايا الجذعية هي تربيتها مع GM-CSF وTNF-α لاستخلاص CD1a + وCD14 + مجموعات فرعية يتم بعد ذلك فرقت أيضا إلى انجرهانزمثل الخلايا والخلايا الجذعية. على العكس من ذلك، وحيدات يتم تربيتها في GM-CSF و IL-4 لتوليد moDCs غير ناضجة. وتستخدم عدة بروتوكولات لإثراء حيدات من الدم المحيطي. على سبيل المثال، من خلال التمسك أطباق بلاستيكية، تصويل ومستلزمات عزل 25، 26 مزايا بروتوكول الانضمام هي الحد الأدنى تلف الخلايا وفعالة من حيث التكلفة ولكن الخلية نقاء يمكن المساس نسبيا؛ ومطلوب خطوة إضافية لفصل الخلايا لمزيد من التجارب. تصويل هو الاسلوب الذي يفصل الخلايا استنادا إلى حجم وكثافة. مزايا تصويل هي بقاء الخلية وحيدات يمكن استخدامها بسهولة لمزيد من التجارب. لكن هذه التقنية محدودة بسبب توافر elutriator وعدم القدرة على الفصل بين مجموعات مختلفة من الخلايا (خلايا تي وحيدات) مع المعلمات الترسيب مماثلة. تجاريا مجموعات العزلة المتاحة الاستفادة ميكروبيدات المغناطيسية لتحديد إما إيجابا أوسلبا تحديد السكان الوحيدات. متحيزة بعض البروتوكولات نحو العزلة الوحيدات باستخدام اختيار سلبية تبقى حيدات معزولة "تمس" (غير ملزمة علامات أو ميكروبيدات). في هذا البروتوكول، واستخدمت حبات CD14 على حيدات الإنسان مختارة إيجابية من PBMCs. CD14 يفتقر مجال حشوية وملزمة من الأجسام المضادة لCD14 لا يؤدي نقل الإشارة. وعلاوة على ذلك، فإن ميكروبيدات فصل من وحيدات بعد ثقافة، وبالتالي لا يعوق عملية التمايز. وبالإضافة إلى ذلك، يتم التعبير عن CD14 بقوة على معظم حيدات وضعيفة على العدلات وبعض الخلايا الجذعية الدم النخاعي، وبالتالي هذه الطريقة نتائج العزلة في أعلى نقاء خلية من أساليب أخرى 17.
يمكن التفريق بين حيدات الدم في البلدان النامية أو الضامة ومصير حيدات يعتمد إلى حد كبير على البيئة خلوى. في هذه الورقة، يتم إنشاؤها moDCs بإضافة عامل تحفيز مستعمرة الكريات البيضاء بلعم (GM-CSF) وانترلوكين 4 (IL-4) إلى حيدات الدم المحيطي الإنسان. مطلوب GM-CSF من أجل البقاء الوحيدات وIL-4 تمارس نشاط كابح بشكل خاص على التمايز بلعم. وبالإضافة إلى ذلك اندماجي من GM-SCSF وIL-4 إلى حيدات تسفر عن ارتفاع نسبة moDCs غير ناضج مقارنة خلوى فردي (27). وهناك غيرها من البروتوكولات التي تولد moDCs بإضافة عامل نخر الورم ألفا (TNF-α)، انترفيرون ألفا (IFN-α) وانترلوكين 13 (IL-13) إلى حيدات الدموية المحيطية 28، 29، 30. تم تحسين مزيج من GM-CSF و IL-4 في 1990s، والآن بروتوكول قبلت أن يولد البلدان النامية غير ناضجة بلاستيكية متباينة في moDCs مناعة أو مولد للتحمل والاستقطاب في TH1، TH2 أو Th17 moDCs تعزيز.
وتختلف moDCs غير ناضجة إلى moDCs مولد للتحمل بإضافة فيتامين D3 وديكساميثازون. هناك عدة بروتوكولات لتوليد البلدان النامية مولد للتحمل على سبيل المثال، عن طريقعامل كابا النووي B (NF-كيلوبايت) تثبيط، وتفعيل بيتا كاتينين، فيتامين D3، ديكساميثازون وRapamycin 31، 32، 33، 34، 35، 9، 36، 37. على الرغم من أن تم الإبلاغ عن كل من فيتامين D3 وديكساميثازون وحده لإحداث تأثير مولد للتحمل في البلدان النامية، ومزيج من فيتامين D3 ونتيجة ديكساميثازون في قمع أكبر من alloproliferation مما كانت عليه عندما تستخدم المخدرات الفردية. لذلك، تم تعديل بروتوكول القائمة لتوليد مولد للتحمل البلدان النامية لمزيج من فيتامين D3 وديكساميثازون. ويجري حاليا قبول هذا الأسلوب نموذجا للبلدان النامية مولد للتحمل الإنسان مع فائدة علاجية. ومن المهم أيضا أن نلاحظ أن فيتامين D3 وديكساميثازون تشكيلها لديها الصلاحية القصيرة.
في هذا البروتوكول، وأضيف عديدات سكر شحمية (LPS) بوصفها النضج محفز العاصمة. ويمكن أيضا أن يتسبب moDCs غير ناضجة لإنضاج باستخدام كوكتيل الموالية للالتهابات:(TNF-α)، انترلوكين 1 بيتا (IL-1β)، انترلوكين 6 (IL-6) وE2 البروستاجلاندين) أو السيتوكينات الموالية للالتهابات (TNF-α والانترفيرون غاما (IFN-Γ)). كوكتيل الموالية للالتهابات يولد moDCs ناضجة مع وظائف عالية شارك في تنشيطية والمهاجرة كنها تنتج مستويات منخفضة نسبيا من IL-12 38. TNF-α أو الإنترفيرون Γ وحدها ليست قادرة على حمل النمط الظاهري شجيري مستقر 39. LPS يحفز تول مثل مستقبلات 4 (TLR4)، يتوسط تفعيل NF-كيلوبايت و mitogen تفعيلها تحركات البروتينات (MAPKs) للحث على العاصمة النضج. DC نضوج الناجمة عن LPS ويظهر في التنظيم يصل من العاصمة علامات النضج (CD83، CD86، HLA-DR) وأدى أيضا إلى إنتاج IL-12p70. وبالإضافة إلى ذلك، هذه الخطوة يمكن زيادة تعديل لإقران LPS مع منبهات TLR3 لإنتاج البلدان النامية ناضجة لقاحات السرطان السريرية. في هذه الورقة، وتظهر البلدان النامية مولد للتحمل لتكون مقاومة للنضوج على العلاج LPS. هذه شبه ناضجة مثل البلدان النامية ليست المناعية ولا releaحد ذاته السيتوكينات الموالية للالتهابات 40.
القيود المفروضة على هذا البروتوكول تكمن في عملية التمايز. وتستغرق العملية 8 أيام من يوم 0 إلى يوم 7 الأمر الذي يشكل صعوبة لتكييفها إلى تحليل إنتاجية عالية. مطلوب تعديل في بروتوكول لتقصير عملية التمايز بعد تسفر عن أعداد كبيرة من البلدان النامية قابلة للحياة في ولايات مختلفة. ثانيا، يتم إنشاء البلدان النامية عن طريق إضافة السيتوكينات في هذا البروتوكول وهذه السيتوكينات لا حفاظ على تعداد سكان العاصمة لفترة طويلة من الزمن. وعلاوة على ذلك، يتم استخدام السيتوكينات في تركيزات أعلى بكثير مما كانت عليه في الجسم الحي، ويمكن أن تؤدي إلى تطوير متحيزة من الممرات التي ليست متطابقة من الناحية الفسيولوجية للفي الجسم الحي البلدان النامية. على سبيل المثال في الثقافات المختبر السلائف العاصمة وقد ثبت للرد على GM-CSF، وهي ليست خلوى أساسيا للتمايز العاصمة الطبيعي في الجسم الحي 41. ومع ذلك، يمكن تحفيز خلوى أن يكون وسيلة مفيدة لجينمعدل أعداد كبيرة من العاصمة في المختبر لإجراء التجارب. القدرة على إخضاع هذه الخلايا المتولدة من هذا البروتوكول إلى تحليلات أخرى مثل تلطيخ المناعي، التدفق الخلوي، ألو دراسات التفاعل ودراسات التمثيل الغذائي يزيد من فائدة هذا الأسلوب. هذه البلدان النامية في المختبر بمثابة نموذج جيد لتحسين المعرفة للتنمية العاصمة، والنضج وتقديم المستضد والتي من الصعب سابقا للقيام مع أرقام نادرة في الجسم الحي البلدان النامية.
قدرة البلدان النامية "لتنظيم الحصانة المناعية مقابل التسامح يجعلهم المرشحين جاذبية في علاجات ضد السرطان وأمراض المناعة الذاتية 42، 43، 44، 45. البلدان النامية مناعة ولدت في هذا البروتوكول يمكن استخدامها لتحسين فعالية التطعيم ضد الأمراض المعدية والأورام. بينما البلدان النامية مولد للتحمل يمكن أن تستخدم للسيطرة على استجابات الخلايا غير المرغوب فيها T ومنع الرفض بعد الزرع. ومعقدالتوازن بين الحصانة والتسامح يعتمد بشكل كبير على الوضع التمايز العاصمة. العاصمة التمايز هو برنامج الخلوي المنسق الذي تحكمه مسارات الإشارات المتعددة ومصير الأيض. الدول التمايز مختلفة من العاصمة تختلف في احتياجات الطاقة البيولوجية والحيوي. على سبيل المثال، البلدان النامية تنشيط تتطلب التعديلات التمثيل الغذائي أكثر حيوية مهمة من أجل البقاء والهجرة بالمقارنة مع البلدان النامية في يستريح الدولة. ومن المهم أن نلاحظ معروفة أن فيتامين D3، ديكساميثازون وrapamycin لقدرتها على حث البلدان النامية مولد للتحمل، وقد وصفت للتأثير على التمثيل الغذائي العاصمة. في هذه الورقة، وتميزت عملية الأيض نشطة من moDCs من الدول التمايز مختلفة باستخدام تحليل تدفق الخلية وعرضت moDCs مولد للتحمل أعلى نضوج التمثيل الغذائي اللدونة وLPS يسببها نقص هذا اللدونة. الأيض الابتنائية يدعم البلدان النامية النضج بينما التأثيرات الأيض تقويضي مولد للتحمل DC يعمل 46. في البلدان الناميةولدت من هذا البروتوكول يمكن استخدامها لتقييم ما إذا كان تغيير الدولة الأيضية من البلدان النامية الاستمرار على مفتاح لتعديل الحصانة والتسامح في العلاجات. في الختام، قدمنا بروتوكول للجيل غير ناضجة، مولد للتحمل وmoDCs ناضجة حاسمة لدراسة وظائف immunoregulatory البلدان النامية ".
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا العمل من قبل وكالة للعلوم والتكنولوجيا ورسرش الأساسية التمويل (لJEC).
Ficoll | GE Healthcare | 17-1440-03 | PBMC isolation |
Syringe | Becton, Dickinson | 302832 | PBMC isolation |
1.5 mL centrifuge tube | Axygen | MCT-150-C | PBMC isolation |
15 mL falcon tube | Falcon | 352096 | PBMC isolation |
50 mL falcon tube | Falcon | 352070 | PBMC isolation |
Centrifuge | Eppendorf | 5810R | PBMC isolation |
0.2 µm filter | Sartorius stedim biotech | 17597 | PBMC isolation |
MACs kit | Miltenyi biotec | 130-042-201 | Monocyte enrichment |
MiniMACS Separator | Miltenyi biotec | 130-042-102 | Monocyte enrichment |
Cell culture grade water | Invitrogen, Life Technologies | Cell culture | |
RPMI | Gibco, Life Technologies | 11875-093 | Cell culture |
FBS | Hyclone | SH30070103 | Cell culture |
Penicillin-streptomycin | Gibco, Life Technologies | 15140 | Cell culture |
Phosphate Buffered Saline |
Gibco, Life Technologies | 10010-031 | Cell culture |
NEAA | Gibco, Life Technologies | 11140-040 | Cell culture |
EDTA | Gibco, Life Technologies | 15575 | Cell culture |
HEPES | Gibco, Life Technologies | 15630-080 | Cell culture |
Sodium Pyruvate | Gibco, Life Technologies | 11360-070 | Cell culture |
GM-CSF | Miltenyi biotec | 130-093-868 | Cell culture |
IL-4 | Miltenyi biotec | 130-093-924 | Cell culture |
Vitamin D3 | Sigma | D1530 | Cell culture |
Dexamethasone | Sigma | D2915 | Cell culture |
LPS | Sigma | l2755 | Cell culture |
trypan blue | Gibco, Life Technologies | 15250-061 | Cell culture |
PerCP-conjugated HLADR | BioLegend | 307628 | Cytometry |
PE-conjugated CD80 | BD Biosciences | 557227 | Cytometry |
PE-conjugated CD83 | BD Biosciences | 556855 | Cytometry |
PE-conjugated CD86 | BD Biosciences | 555665 | Cytometry |
APC-conjugated CD11c | BD Biosciences | 340544 | Cytometry |
PE-conjugated CD14 | Miltenyi biotec | 130-091-242 | Cytometry |
PE-conjugated BDCA3 | Miltenyi biotec | 130-090-514 | Cytometry |
APC-conjugated ILT3 | eBioscience | 12-5139-73 | Cytometry |
Isotype matched PerCP- conjugated Mab |
BioLegend | 400250 | Cytometry |
Isotype matched PE- conjugated Mab |
Miltenyi biotec | 130-091-835 | Cytometry |
Isotype matched APC- conjugated Mab |
Miltenyi biotec | 130-091-836 | Cytometry |
BD LSR II Flow Cytometer | BD Pharmingen | BD LSR II | Cytometry |
cytofix/cytoperm | BD Biosciences | 554714 | Cytometry |
APC/CY7-conjugated CD25 | BD pharmingen | 557753 | Cytometry |
PE/CY7-conjugated CD4 | Biolegend | 300512 | Cytometry |
PerCP-conjugated CD3 | Biolegend | 300428 | Cytometry |
EasySep Human CD4+ T cell enrichment kit | STEMCELL Technologies | 19052 | Alloreaction study |
EasySep magnet | STEMCELL Technologies | 18000 | Alloreaction study |
Cell Trace CFSE cell proliferation kit | Molecular probes | C34554 | Alloreaction study |
HBSS | Gibco, Life Technologies | 14025092 | Alloreaction study |
Alexa Fluor 647-conjugated FoxP3 | BD Biosciences | 560889 | |
Milliplex MAP Human Cytokine/Chemokine magnetic bead panel |
Millipore | HCYTOMAG-60K | Cytokine analysis |
5 mL Polystyrene tube | Falcon | 352058 | Cytokine analysis |
Luminex Sheath Fluid | Millipore | SHEATHFLUID | Cytokine analysis |
FLEXMAP 3D system with xPONENT software | Luminex Corporation | FLEXMAP 3D | Cytokine analysis |
MitoTracker Red CMXRos | Cell Signalling | 9082 | Mitochondrial activity |
DMSO | Sigma Aldrich | D2650 | Mitochondrial activity |
XF Assay Medium (OCR) | Seahorse Bioscience | 102352-000 | Metabolic adaptation |
Glucose | Sigma Aldrich | G8769 | Metabolic adaptation |
XF Base Medium (ECAR) | Seahorse Bioscience | 102353-100 | Metabolic adaptation |
L-glutamine | Gibco, Life Technologies | 25030-081 | Metabolic adaptation |
Calibrant | Seahorse Bioscience | 100840-000 | Metabolic adaptation |
XF Cell Mito Stress kit | Seahorse Bioscience | 103015-100 | Metabolic adaptation |
XF Glycolysis Stress kit | Seahorse Bioscience | 103020-100 | Metabolic adaptation |
Seahorse | Seahorse Bioscience | XFe96 | Metabolic adaptation |