Aqui, descrevemos um protocolo para avaliar a atividade antifúngica de células imunes humanas primárias em tempo real usando fluorescente Aspergillus repórter conídios em conjunto com microscopia de vídeo ao vivo de células e citometria de fluxo. Dados gerados fornecer informações sobre hospedeiras cell- interacções Aspergillus tais como actividade fungicida, a fagocitose, a migração de células e inibição do crescimento de fungos.
Aspergillus fumigatus é um fungo patogénico oportunista causando infecções invasivas em hospedeiros imunocomprometidos, com uma elevada taxa de letalidade. Investigação investigar respostas imunológicas contra A. fumigatus, foi limitada pela falta de ensaios consistentes e fiáveis para a medição da actividade anti-fúngica de células imunes específicas in vitro. Um novo método é descrito para avaliar a actividade anti-fúngica dos monócitos e neutrófilos primários a partir de dadores humanos contra A. fumigatus utilizando fluorescente repórter Aspergillus conídios (queimador). Estes conídios conter um repórter dsRed geneticamente codificado, que é constitutivamente expressa pela conídios ALARGAMENTO vivo, e são externamente marcadas com Alexa Fluor 633, que é resistente à degradação no interior do fagolisossoma, permitindo assim uma distinção entre os conídios de A. fumigatus vivo e morto. microscopia de vídeo e citometria de fluxo são posteriormente usados para visualizar o Interactião entre conídios e células imunitárias inatas, avaliar a actividade fungicida ao mesmo tempo, proporcionando uma riqueza de informação sobre a migração dos fagócitos, a fagocitose e a inibição do crescimento de fungos. Esta nova técnica já forneceu excitantes novos insights sobre a interação patógeno-hospedeiro de células imunes primárias contra A. fumigatus. É importante notar a configuração laboratório necessário para realizar este ensaio, incluindo a microscopia necessário e citometria de fluxo instalações, e a capacidade para trabalhar com sangue do dador humano e fungos geneticamente manipuladas. No entanto, este ensaio é capaz de gerar grandes quantidades de dados e pode revelar insights detalhados para a resposta anti-fúngico. Este protocolo foi utilizado com êxito para estudar a interacção hospedeiro-patogénio de células imunitárias primárias contra A. fumigatus.
É importante observar a configuração de laboratório necessário para executar este ensaio, incluindo a microscopia necessário e citometria de fluxo facilities, e a capacidade para trabalhar com sangue do dador humano e fungos geneticamente manipuladas. No entanto, este ensaio é capaz de gerar grandes quantidades de dados e pode revelar insights detalhados para a resposta anti-fúngico. Este protocolo foi utilizado com êxito para estudar a interacção hospedeiro-patogénio de células imunitárias primárias contra A. fumigatus.
Aspergillus fumigatus é um fungo patogénico oportunista e causa fúngica mais comum de infecções pulmonares invasivas no hospedeiro imunocomprometido 1, 2. Entender como as células imunológicas do hospedeiro reconhecer e eliminar Aspergillus é uma importante área de pesquisa de fungos, no entanto, os ensaios de fungicidas atualmente disponíveis têm limitações significativas. Métodos comumente usados para medir a actividade fungicida incluem ensaios colorimétricos e determinação de unidades formadoras de colónias 3, 4. No entanto, tais métodos proporcionam informação sobre a viabilidade fúngica num único ponto de tempo, em vez de visualizar a interacção dinâmica entre hospedeiro e agente patogénico. Por conseguinte, estes métodos não podem ter em conta o facto de um fungo foi eliminado ou simplesmente (temporariamente) restrito em crescimento ou a actividade metabólica. Nós desenvolvemos um método capaz de observar fungiciactividade dal directamente enquanto captura simultaneamente a informação detalhada em relação a fagocitose, a migração dos fagócitos e inibição do crescimento de fungos.
Anteriormente, um protocolo foi publicado utilizando imagiologia em tempo real como um meio para medir a fagocitose de Candida albicans por uma linha de células de macrófago de ratinho 5. Este conceito tem sido agora mais desenvolvida para resolver as lacunas de conhecimento em nossa compreensão das interacções Aspergillus com células do sistema imunológico, utilizando conídios 6, 7, 8 fluorescente repórter Aspergillus (queimador). Estes conídios expressar um fluoróforo vermelho (dsRed) e são marcadas com um segundo fluoróforo (Alexa Fluor 633). Uma vez que um conídios FLARE é morto, ele pára de produzir dsRed e os restantes dsRed desaparece, enquanto o AF633 permanece fluorescente e estar vinculado ao conídios. Isso cria uma distinção clara entre fu vivos e mortoscélulas NGAL durante imagens de células vivas e citometria de fluxo, permitindo também o acompanhamento do destino dos conídios indivíduo após a sua interação com células do sistema imunológico.
Os ensaios descritos proporcionam um método eficaz de visualizar a interacção entre células do sistema imunológico do hospedeiro e Aspergillus e vai ser de valor considerável no esclarecimento das vias de sinalização celulares responsáveis por mecanismos efectores antifúngicos em células imunitárias inatas. Outras aplicações incluem a visualização como alterações no crescimento de Aspergillus, tais como o interruptor de descanso para os conídios inchado, ou a partir de conídios inchado para hifas, afectar o reconhecimento e função de fagócitos.
O protocolo que se segue descreve detalhadamente como a obtenção de monócitos humanos e neutrófilos; como preparar os conídios FLARE; e como capturar suas respostas com vídeo microscopia e citometria de fluxo. Embora a utilização de células imunitárias humanas isoladas a partir de sangue do doador é descrita aqui, estatécnica provou igualmente eficazes usando uma variedade de populações de células de murino.
Este método descreve um inovador método in vitro para estudar a actividade anti-fúngica de fagócitos primários humanos contra A. fumigatus utilizando fluorescente repórter Aspergillus (queimador) conídios, imagens de células vivas e citometria de fluxo. Estudos anteriores demonstraram o valor acrescentado de utilizar ALARGAMENTO conídios tanto in vivo em infecção fúngica experimental murino e avaliação in vitro da imunidade anti-fúngico 6, 7. Combinando ALARGAMENTO conídios com esta técnica de imagem de células vivas próxima geração permite uma configuração para medir a viabilidade de conídios individual durante as interacções dinâmicas in vitro.
O método descrito tem o potencial para investigar as funções específicas e importância de certos processos celulares de células imunes em suas respostas antifúngicas. Em adição, as respostas antifúngicas de fagócitos de pacientes que sofrem de específicosdefeitos de componentes individuais definidos no seu sistema imune pode ser avaliado em maior pormenor. Muito respostas antifúngicas primeiros e iniciais podem ser estudadas em grande detalhe ao longo de 6 h de imagiologia contínua. Isto permite que, mesmo para diferenças subtis a ser detectada, tal como a velocidade de migração dos fagócitos para o fungo, as taxas de internalização, dinâmica de eventos fungicidas 12, o que seria indistinguível usando métodos convencionais de fagocitose.
Qualquer tipo de célula pode ser usada com este método; os tipos celulares utilizadas aqui foram seleccionados porque estes fagócitos constitui a primeira e segunda linhas de defesa das vias aéreas humanas contra A. fumigatus 13. Curiosamente, as diferenças muito claros pode ser observado entre a forma como monócitos e neutrófilos engatar com conídios de repouso e inchado e hifas. Monócitos dificilmente migram para conídios, enquanto neutrófilos exibir atividade muito mais migratória. mar fluorescente adicionalkers tais como marcadores vivos mortos nas células imunes pode ser incluído no ensaio, para proporcionar perspectivas sobre a sobrevivência de fagócitos seguinte interacções com Aspergillus. Interessantes aplicações potenciais futuras para esta tecnologia incluem a co-cultura de diferentes tipos de células hospedeiras, as consequências para respostas anti-fúngicos (por exemplo, macrófagos sobre uma monocamada epitelial, células dendríticas derivadas de monócitos em conjunto com os neutrófilos), e a medição em tempo real da reactivo produção de espécies de oxigénio ou de neutrófilos formação armadilha extracelular após a estimulação com o Aspergillus.
Alguns pontos precisam de ser observado ao utilizar este protocolo, acima de tudo a configuração laboratório necessário: um microscópio com uma fase invertida, uma câmara ambiental estável a 37 ° C, e de excitação / emissão para filtros dsRed (532/561 nm) e AF633 ( 633 nm). A capacidade do microscópio para manter as células em foco e reter a imersão em óleo (particularmente relevante durante multi-ponto aquisição) deve ser monitorizada periodicamente devido à longa duração da imagiologia. Para a quantificação da actividade fungicida citometria de fluxo instalações são necessários. Além disso, aprovações institucionais e éticos apropriados precisam estar no lugar para trabalhar com dador saudável e as amostras de sangue do paciente e fungos derivados geneticamente manipulados. É altamente recomendável para utilizar amostras de sangue fresco (utilização no mesmo dia) para aumentar a viabilidade celular e preservar a funcionalidade. Idealmente, o isolamento de células é realizada imediatamente após a tiragem de amostras de sangue e os neutrófilos são fotografada imediatamente após o isolamento.
Em conclusão, uma técnica de imagem de células vivas próxima geração de avaliar em grande actividade antifúngica detalhe fagócitos contra A. fumigatus é descrito. Esta tecnologia pode fornecer uma perspectiva única sobre as interacções celulares-fúngicos individuais no início de defesas imunitárias inatas contra Aspergillus.
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi apoiado pelo MRC e da Universidade de Aberdeen (MRC Centro de Micologia Médica) e pela Award Estratégico Wellcome Trust – Micologia Médica fúngica Imunologia (SFB, JMB, JK, AW). Um agradecimento especial é dada ao apoio do Fundo Chloe. TMH é apoiado por um subsídio do Instituto Nacional de Saúde (NIH, código RO1 093.808) e do Memorial Sloan Kettering Cancer Center é suportado pelo NIH P30 concessão CA008748. Além disso, TMH é um investigador na patogênese da doença infecciosa apoiado pelo Fundo Burroughs Wellcome. Queremos agradecer a Aberdeen Microscopia e Facility Histologia pela sua ajuda e apoio.
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BD LSRII | BD Biosciences | Flowcytometer used. https://www.bdbiosciences.com/ |