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.
Antijen spesifik olmayan doğuştan gelen bağışıklık sistemi ve antijene spesifik adaptif bağışıklık sistemi arasında karmaşık bir etkileşim immün yanıt ile sonuçlanır. Bağışıklık sistemi kendinden moleküllere tolerans korumak ve patojenlere karşı hızla tepki sabit bir dengedir. Dendritik hücreler (DC) uyarlayıcı bağışıklık sisteminin doğuştan gelen bağışıklık sistemi bağlantı ve kendine ile kendi-olmayan arasındaki uyumlu tepki dengesi güçlü bir profesyonel antijen sunan hücrelerdir. matürasyon sinyallerine bağlı olarak, olgun olmayan dendritik hücreler, seçici olarak immünojenik veya tolerojenik DH'lere ayırt etmek için uyarılabilir. Immünojenik dendritik hücreler klonal genişleme için antijene özel T hücrelerinin proliferasyon sinyallerinin sağlanması; tolerojenik dendritik hücreler, antijene spesifik T-hücresi silinmesi veya düzenleyici T hücrelerinin klonal büyümesi ile tolerans düzenler ise. Sahip olduğu bu özelliği, dendritik hücreler, yüksek kanser ve otoimmün dise gibi terapötik maddeler arananases. Dendritik hücreler, in vitro olarak spesifik antijenlerle yüklendi ve imünojenik ve tolerojenik hem belirli bir bağışıklık tepkisi oluşturmak için, insan vücudu içine enjekte edilebilir. Bu çalışma yüzeyi işaretleyici ifade, fonksiyon ve metabolik fenotipleri farklı monositler, olgunlaşmamış monosit türevli dendritik hücreler (MoDC'ler), tolerojenik ve olgun MoDC'ler gelen in vitro oluşturmak için bir araç sunuyor.
Jolles 1 tarafından başvurulan ve profesyonel antijen sunan hücreler 2 olarak tanınan 1973 yılında Ralph Steinman ve Zanvil Cohn tarafından karakterize edilen DC ilk on dokuzuncu yüzyılın sonunda Paul Langerhans (Langerhans hücreleri) tarafından tanımlanmıştır. DH'ler periferik kanda ve (Langerhans hücrelerinin olarak mevcut) kaplama olarak ve etkinleştirme burun, akciğer, mide ve bağırsaklar astarları dış ortama maruz kalan dokularda özellikle bol miktarda vücut pek çok dokusunda bulunan onları dışsal antijenler karşılaşmaya. Olgunlaşmamış DC'ler T hücrelerini 3 uyarmak için endositik kapasitesine sahip, ancak nispeten düşük kapasiteye sahiptir. Olgunlaşmamış DC'ler çeşitli örüntü tanıma reseptörleri (PRR) yakalayan patojen ilişkili moleküler şekilleri (PAMPS) veya hasar ilişkili moleküler şekilleri (Damps) 4 ifade eder. Kendi kendine moleküller T hücresi unresponsivene neden olurlar aktive tehlike sinyalleri imünojenik DCler doğru olgunlaşmasını sürücüss ve apoptoz 5. Immünojenik DH'ler MHC molekülleri ve yardımcı uyarıcı yüzey molekülleri ve tecrübesiz T hücreleri 6,7 kabiliyetleri upregülasyonu ile karakterize edilir.
Olgunlaşmamış DC'ler ayrıca D3 vitamini metaboliti 1a, 25 (O) 2 D3 ve bazı bağışıklık bastırıcı maddeler Interleukin-10 (IL-10) gibi, deksametazon ve 8-9 rapamisin karşılık olarak bir regülatör T oluşturan ya da tolerojenik durumuna doğru olgunlaşmış edilebilir. Tolerojenik DH'ler yüzey reseptörleri ve ligandları ihtiva eden immüno reseptör tirosin bazlı inhibisyon motifleri (ITIMs) kendi ekspresyonu ile karakterize edilir. Tolerojenik DC'lerde ILT aile üyeleri, ILT3 ve ILT4 içeren ITIMs sinyal iletim alloproliferation inhibe ve Foxp3 + Treg genişleme 10,11 sürücü. Tolerojenik DC'lerin Bu benzersiz özellikleri in vivo olarak derin potens, nakledilen allojenik greft ve SUPPR dayanıklı tolerans yaratacak yani yetenek yolotoimmün hastalıkların gelişiminin ESS. Tolerojenik DH'ler immün aktivasyon inhibisyonu işlev olgun polarize DClerin bir alt tipi, bu nedenle görülebilir.
Plasmasitoid DC'ler ve miyeloid DC'lerin 12: Şu anda, insan periferik kan dendritik hücrelerin iki genel alt kümeleri vardır. Sirkülasyon DH'ler insan kanında lökositlerin% 2'den daha az nadir Oluşturulması ve bu da bağışıklık işlevlerini çalışma DH'lerin uygun sayıda izole edilmesi için bir zorluk teşkil etmektedir. Bu sorunun üstesinden gelmek için, monosit farklılaşmış DCler dendritik hücre fonksiyonlarının araştırılmasında bir in vitro modeli olarak kullanılır. Bunlar in vitro DC'ler in vivo DC'lere karşılaştırıldığında benzer reseptörleri ve işlevlere sahiptir. In vivo DClerin ve in vitro oluşturulan monosit türevli DC'lerin (MoDC'ler) Ayrıntılı karşılaştırma diğer laboratuvarlar 13, 14, 15 ile incelenmiştir. Aynı zamanda, bu MoDC'ler ve CD bildirilmektedir1c + DC'ler antijen sunan ve T hücre fonksiyonunu 15 indükleyici eşdeğer idi.
Bu yazıda, periferik kan monositlerinden olgunlaşmamış MoDC'ler üreten ve daha sonra bağışıklık ve tolerojenik DC'lere içine ayırt bir yöntem açıklanmaktadır. Bu monosit türevli dendritik hücreler (MoDC'ler) yüzey belirteçleri, sitokin profili, immün düzenleyici ve metabolik Devletler ile karakterize edilir. Immünojenik ve tolerojenik dendritik hücreler allojenik T hücreleri veya düzenleyici T hücrelerinin, ya genişlemesi sonucu farklı sitokinler üretirler. Bu yazıda, sitokin profil multipleks teknolojisi kullanan sistemler ile yapılır. hücrelerin büyüme ortamına antikorun hareketsizleştirildiği renk kodlu boncuklar ile inkübe edildi ve kompakt bir analizör okunur. DH'lerin metabolik durumları glikolitik yansıtan oksijen tüketim hızı, hücresel solunum bir göstergesi ve hücre dışı asitlenme hızı ölçmek dışı akı analizörleri kullanılarak analiz edilmektedirdendritik hücreler akı. Bu biyoenerjetiğin oranlarının ölçümü dendritik hücre gelişimi ve işlevi hayati olan hücresel metabolizma değişiklikleri izlemek için bir araç sağlar.
Bu çalışma, monositler olgunlaşmamış MoDC'ler, tolerojenik MoDC'ler ve olgun MoDC'ler arasından oluşturmak için bir yöntemi tarif etmektedir. Bu protokol önemli adımlar aşağıdaki paragraflarda ayrıntılı olarak ele alınmaktadır. İnsan periferal kan ve bu protokol uygulanmalıdır insan kanı kullanım için genel önlemleri bir başlangıç malzemesi olarak kullanılır dikkat etmek önemlidir. Insanlarda 24, kemik iliğinden DH'leri elde etmek teknik olarak mümkün olmakla birlikte, periferal kanında bulunan hücrelerden in vitro DC farklılaşma nedeniyle kemik iliği ile karşılaştırıldığında periferal kan mevcudiyeti tercih edilir. Periferik kanda bulunan hücreler, hematopoietik CD34 + kök hücreleri ve monositler yaygın DH'ler in vitro üretimi için kullanılır. Hematopoetik CD34 + hücreleri daha sonra Langerhans ayrılırlar CD1a + ve CD14 + alt elde etmek için, GM-CSF ve TNF-a ile birlikte kültürlenir kökhücreler ve dendritik hücreler gibi. Bunun aksine, monositlerin olgunlaşmamış MoDC'ler oluşturmak için, GM-CSF ve IL-4 ile kültürlendi. Çeşitli protokoller periferik kandan monositler zenginleştirilmesi için kullanılır; örneğin, plastik tabaklar, ayırımı ve izolasyon kiti 25, 26 bağlılık, yapışma protokol avantajları hücreleri en az zarar ve nispeten Ancak saflık tehlikeye olabilir hücre maliyetli.; ve fazladan bir adım daha ileri deneyler için hücreleri ayırmak için gereklidir. Elutriasyon büyüklüğüne ve yoğunluğuna göre hücreleri ayıran bir tekniktir. ayırımı avantajları, hücre canlılığı ve monositler hali hazırda başka deneyler için kullanılabilir; Bununla birlikte bu teknik, bir elutriatörü kullanılabilirliği ve benzeri sedimentasyon parametreleri farklı hücre (T hücreleri ve monositler) ayırmak için yetersizlik ile sınırlıdır. Ticari olarak mevcut izolasyon kitleri ya olumlu seçmek için manyetik mikrobilyeleri kullanmak veyaolumsuz monositik nüfus seçin. İzole monositler (belirteçler ya da mikro-bağlı değildir) "el değmemiş" kalır gibi bazı protokoller negatif seçim kullanarak monosit izolasyon karşı önyargılı olan. Bu protokolde, CD14 boncuk PBMC'lerden pozitif seçkin insan monositleri için kullanıldı. CD14 sitoplazmik alam ve CD14 antikorun bağlanma sinyal iletimini tetiklemez. Ayrıca, mikroboncuklarının farklılaşma sürecini aksatmayacak dolayısıyla kültürden sonra monositler ayırmak ve olacaktır. Buna ek olarak, CD14 En güçlü monositlerde ve zayıf nötrofil ve bazı miyeloid dendritik hücreler, diğer yöntemlerle 17 daha yüksek hücre saflıkta yalıtım sonuçları bu nedenle bu yöntem üzerinde ifade edilir.
Kan monositler DC'lere veya makrofajlar içine ayırt edilebilir ve monositlerin kaderi büyük ölçüde sitokin ortamına bağlıdır. Bu yazıda, MoDC'ler (GM granülosit-makrofaj koloni uyarıcı faktörü eklenerek oluşturulan-CSF) Ve insan periferik kan monositleri İnterlökin 4 (IL-4). GM-CSF, monosit hayatta kalma ve IL-4 makrofaj farklılaşması üzerinde bir inhibisyon aktivitesi uyguladığı için gereklidir; ve monositler GM-SCSF ve IL-4 kombinatoryal ilaveli bağımsız sitokin 27 göre olgunlaşmamış MoDC'ler daha yüksek bir yüzde verim. Periferal kan monositleri, 28, 29, 30, tümör nekroz faktörü alfa (TNF-α), interferon-alfa (IFN-α) ve interlökin 13 (IL-13) eklenerek MoDC'ler üreten diğer protokoller vardır. GM-CSF ve IL-4 birleşmesiyle immünojenik veya tolerojenik MoDC'ler ayrışmıştır ve Th1, Th2 veya Th17 teşvik MoDC'ler olarak polarize plastik olgun olmayan DH'ler oluşturur kabul edilen bir protokole 1990'larda optimize edildi ve.
Olgunlaşmamış MoDC'ler vitamin D3 ve deksametazon ilavesiyle tolerojenik MoDC'ler ayrılır. Örneğin tolerojenik DC'ler oluşturmak için birkaç protokoller aracılığıyla vardırnükleer faktör-kappa B (NF-kB) önlenmesi, β-katenin aktivasyonu, D3 vitamini, Deksametason ve rapamisin 31, 32, 33, 34, 35, 9, 36, 37. Tek başına vitamin D3 ve deksametazon hem DH'ler, tek tek ilaç kullanıldığında daha alloproliferation daha büyük bir bastırma vitamin D3 ve deksametazon sonucu kombinasyonu üzerinde tolerojenik etkisini sağlamak için rapor edilmiştir, ancak. Bu nedenle, bir tolerogenik DC'lerin üretimi için, mevcut protokolü vitamin D3 ve deksametazon bir kombinasyonu için değiştirildi. Bu yöntem şu anda tedavi programı ile insan tolerojenik DC'ler için bir model olarak kabul ediliyor. Yeniden D3 vitamini ve deksametazon kısa bir raf ömrüne sahip olduğunu not etmek de önemlidir.
Bu protokol, lipopolisakkaritlerin (LPS) bir DH olgunlaşma teşvik edici olarak ilave edildi. Olgunlaşmamış MoDC'ler pro-enflamatuar bir kokteyl ile olgunlaştırma indüklenebilir:(TNF-α), interlökin 1 p (IL-1β), interlökin 6 (IL-6) ve prostaglandin E2) veya pro-enflamatuar sitokinleri (TNF-α ve interferon y (IFN-Γ)). Pro-iltihabik bir kokteyl, yüksek ko-stimülatör ve gezici fonksiyonları olgun MoDC'ler oluşturur fakat, IL-12, 38, nispeten düşük seviyelerde üretir. TNF-α ya da IFN-Γ başına sabit bir dendritik fenotipi 39 uyarabildiği değildir. LPS, Toll-benzeri reseptör 4 (TLR4) uyaran DH olgunlaşmasını indükleme, NF-kB ve mitojen ile aktive edilmiş protein kinazın (MAPK'lar) aktivasyonunu aracılık eder. LPS ile indüklenen DH olgunlaşma DH olgunlaşma belirteçleri (CD83, CD86, HLA-DR), bir yukarı-regülasyonu gösterir ve aynı zamanda, IL-12p70 üretimi yol açtı. Buna ek olarak, bu adım daha ileri klinik kanser aşıları için olgun DC'ler üretmek için TLR3 agonistleri ile LPS eşleştirmek için modifiye edilebilir. Bu yazıda, tolerojenik DCler LPS tedavisi üzerine olgunlaşma dirençli olduğu gösterilmiştir. Bu DC'ler immünojenik değildir ve relea yok gibi yarı-olgunse pro-inflamatuar sitokinler 40.
Bu protokolün sınırlamalar farklılaşma sürecinde yalan. süreç yüksek verimlilik analizleri içine adapte edilecek bir zorluk teşkil Gün 7 Gün 0 8 gün sürer. protokolde bir değişiklik farklılaşma sürecini kısaltmak henüz farklı devletler yaşayabilir DC'lere yüksek sayıda elde etmek için gereklidir. İkincisi, DH'ler bu protokol sitokinlerin ilave edilerek üretilen ve bu sitokinler uzun süre DC nüfus sürdürmek değil. Ayrıca, sitokinler konsantrasyonlarda in vivo çok daha yüksek kullanıldığı ve in vitro DC'ler fizyolojik özdeş olmayan yolların yanlı gelişimine neden olabilir. DC öncüleri in vitro kültürler, örneğin in vivo 41 normal DC farklılaşması için çok önemli bir sitokin değildir GM-CSF, yanıt gösterilmiştir. Bununla birlikte, sitokin stimülasyonu geni için yararlı bir yöntem olabilirdeney için in vitro DC yüksek sayıda oranı. Gibi immünofloresan boyama gibi diğer analizlere bu protokol oluşturulan bu hücrelerin tabi akım sitometri yeteneği, allo reaksiyon çalışmaları ve metabolik çalışmalar bu yöntemin yararını artırır. Bunlar in vitro DC'ler in vivo DC'lere nadir numaraları ile yapmak daha önce zor DC geliştirme, olgunlaşma ve antijen sunum bilgisini geliştirmek için iyi bir model olarak hizmet vermektedir.
Tolerans karşı immünolojik bağışıklık düzenleyen DCler yeteneği olanağına kanser ve otoimmün hastalıklar 42, 43, 44, 45 karşı terapötik çekici adaylar yapar. Bu protokol oluşturulan immünojenik DC'ler bulaşıcı hastalıklara ve tümörlere karşı aşı etkinliğini arttırmak için kullanılabilir; tolerojenik DC'ler istenmeyen T hücre yanıtları kontrol ve transplantasyon sonrası ret önlemek için kullanılabilir iken. karışıkdokunulmazlık ve hoşgörü arasındaki denge DC farklılaşma durumuna ilişkin son derece bağlıdır. DC farklılaşma çoklu sinyal yollar ve metabolik kader tarafından yönetilir koordineli bir hücresel bir programdır. DC Farklı farklılaşma durumları biyoenerjitik ve biyosentez ihtiyaçları farklıdır; dinlenme durumunda DCler ile karşılaştırıldığında, örneğin, aktive edilmiş DCler hayatta kalma ve taşıma için önemli bir daha enerjik metabolik uyarlamaları gerektirmektedir. O D3 vitamini, deksametason ve rapamisin tolerojenik DCler uyarabilme özellikleri için bilinen dikkat etmek önemlidir, DC metabolizmasını etkileme tarif edilmiştir. Bu yazıda, farklı farklılaşma devletler MoDC'ler enerjik metabolizma dışı akı analizörleri kullanılarak karakterize edilmiştir ve tolerojenik MoDC'ler yüksek metabolik plastisite ve LPS olgunlaşma bu plastisite azalma sergiledi. Katabolik metabolizmasını etkiler tolerojenik DC 46 işlevleriyle Anabolik metabolizması DC'ler olgunlaşmasını destekler. DC'lerBu protokol oluşturulan terapötik bağışıklık ve hoşgörüyü değiştirerek tuşunu basılı tutun DH'lerin metabolik durumunu değiştirerek olup olmadığını değerlendirmek için kullanılabilir. Sonuç olarak, DCS 'immun fonksiyonları çalışmak için çok önemli olgunlaşmamış, tolerojenik ve olgun MoDC'ler nesil için bir protokol sundu.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma Bilim, Teknoloji ve (KEK için) Araştırmaları Çekirdek Finansman Ajansı tarafından desteklenmiştir.
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 |