פרוטוקול זה מתאר assay מלכודת חוץ-תאית נויטרופילים (נטו) של תפוקה רגיש מאוד, גבוהה עבור כימות חצי אוטומטיות של ex-vivo נטו היווצרות מאת immunofluorescence קונפוקלית תלת מימדי. פרוטוקול זה ניתן להשתמש כדי להעריך את היווצרות נטו והשפלה אחרי גירויים שונים והוא יכול לשמש כדי ללמוד טיפולים פוטנציאליים, ממוקדות נטו.
מלכודות חוץ-תאית נויטרופילים (רשתות) הם immunogenic מבנים דנ א חוץ-תאית המופצות על ידי נויטרופילים על מגוון רחב של גורמים מפעילים. רשתות הוכחו לשמש מנגנון הגנה חשוב מארח מלכודות והורג מיקרואורגניזמים. מצד שני, הם היו מעורבים מגוון מחלות אוטואימוניות מערכתיות. הרשתות הן מבנים immunogenic רעילים שמכילים מאגר של autoantigens הרלוונטיים כולל נויטרופילים נגד cytoplasmic נוגדנים (לימור קלו)-הקשורים וסקוליטיס (AAV), זאבת אדמנתית מערכתית (מורן סלם). צורות שונות של רשתות יכולה להיגרם בהתאם הגירוי. הכמות של רשתות ניתן לכמת באמצעות טכניקות שונות כולל מדידת לשחרר דנ א supernatants, מדידת ה-DNA-ומורכבת עם נטו-מולקולות כמו myeloperoxidase (MPO) או elastase נויטרופילים (NE), מדידת הנוכחות של citrullinated שינויים היסטוניים על-ידי קרינה פלואורסצנטית מיקרוסקופ, או זיהוי cytometric זרימה נטו-רכיבים אשר כולם כוללים תכונות שונות לגבי ירידה לפרטים, רגישות, אובייקטיביות וכמות שלהם. כאן הוא פרוטוקול לכמת ex-vivo נטו היווצרות בצורה מאוד רגיש, תפוקה גבוהה באמצעות קונפוקלית immunofluorescence תלת מימדי. פרוטוקול זה ניתן להחיל כדי לטפל שאלות מחקר שונים על היווצרות נטו והשפלה על בריאות ומחלה.
היווצרות מלכודות חוץ-תאית נויטרופילים (רשתות) הוא תהליך שבו נויטרופילים משחררים את הדנ א שלהם ברשת חוץ-תאית תלת מימדי (3D) כמו מבנה, ומורכבת עם מגוון רחב של מולקולות מיקרוביאלית ומסוכן, פרטנית, אנזימים cytoplasmic, פפטידים וחלבונים. מבנים immunogenic רעילים אלה יש תפקיד פיזיולוגי ההגנה החיסונית מולדת של אנשים בריאים על ידי השמנה ואת להרוג פתוגנים זיהומיות1. עם זאת, הם גם הוכחו להיות מעורב פקקת2 ומחלות אוטואימוניות מערכתית שונות, כולל נויטרופילים נגד cytoplasmic נוגדנים (לימור קלו)-הקשורים וסקוליטיס (AAV)3, זאבת אדמנתית מערכתית (מירה כהן )4,5, תסמונת אנטי-פוספוליפידית (APS)2,6, דלקת מפרקים שגרונית (RA), פסוריאזיס, שיגדון7,8,9.
היווצרות נטו במבחנה נחקרה באופן נרחב עם phorbol תרכובת כימית פעילים-12 13-אצטט (PMA), אשר גורם היווצרות נטו מסיבית. עם זאת ביותר פיזיולוגיות לגירויים לגרום הרבה רמות נמוכות יותר של היווצרות נטו10. ללמוד נטו-מפעילים באווירה, לדוגמה, מחלות אוטואימוניות, וזמינותו כמותיים מתוקננת, רגיש, תפוקה גבוהה יש צורך לזהות ולכמת היווצרות נטו. כימות של רשתות הוכיחה להיות מאתגר, כיום מתבצע באמצעות שיטות שונות, כל אחד עם משלהם-יתרונות ומגבלות11. השיטה הנפוצה היא זיהוי ה-DNA supernatants12, אשר הוא אובייקטיבי אבל לא להפלות בין המקור של ה-DNA (אפופטוטיים להיפגע, נמק, רשתות), ולכן היא לא מאוד ספציפי עבור רשתות. שנית, מבחני מקושרים-אנזים immunosorbent (ELISAs) של ה-DNA-ומורכבת עם חלבונים ספציפיים נטו, לדוגמה, myeloperoxidase (MPO) או elastase נויטרופילים (NE), הן בגישה יותר ספציפי כדי לזהות רשתות והפגינו היו לתאם עם citrullinated היסטון-3 (CitH3) חיובי רשתות13. עם זאת, לא ידוע שיטה זו רגישים מספיק כדי לאסוף את כל רשתות (למשל, MPO, NE, ורשתות CitH3 שלילי). גישה שלישית היא מיקרוסקופ immunofluorescence המשמש לאיתור שותף לוקליזציה של NET-הקשורים מולקולות (NE, MPO, CitH3) עם דנ א חוץ-תאית לכמת רשתות. שיטה זו היא בדרך כלל ספציפי עבור רשתות, אבל זה לא יכול להיות מיושם כשיטה תפוקה גבוהה ואינה אובייקטיבית עקב הטיית הצופה. בנוסף, שיטה זו לא לקחת בחשבון MPO, NE-, רשתות CitH3-שלילי כי קיימים לעתים קרובות בהתאם ה14,בשימוש נטו-ההדק15. גישות cytometry זרימה לזהות רשתות דרך שונה קדימה/sideward פיזור (FSC/האס) המציין נפיחות של הגרעין ב- NET-טינג נויטרופילים16. שיטה זו לא לוקח בחשבון את צורות שונות של היווצרות נטו כי זוהו, אשר לא עשוי להיות כרוך נפיחות של הגרעין, כגון היווצרות נטו חיוני17. לבסוף, immunofluorescence קונפוקלית הוחל כדי להמחיש ולכמת היווצרות רשת על-ידי ישירות מכתים חוץ-תאי DNA עם צבע תא אטום זה כתמים דנ א חוץ-תאית12,18. באופן כללי, 5-10 שדות ובעוצמת ידנית בחרה, העריך, אשר מכסה 1-5% של כל טוב של 96-ובכן צלחת11,17. בחירה ידנית של תמונות הוא לא תמיד אובייקטיבית, נוטה הטיה ומושכת לא לניתוח תפוקה גבוהה. וזמינותו כימות NET אוטומטיים, תפוקה גבוהה פותחה לאחרונה, אשר עם תמונה 11% היטב באופן תלת-ממד כיסוי מיקרומטר 13 דרך מוערם Z immunofluorescence קונפוקלית, ובכך שמוביל טכניקה רגישה מאוד להעריך רשתות לעומת שיטות קונבנציונליות10. הדו ח הנוכחי מתאר את פרוטוקול האחרונה כדי לכמת את היווצרות נטו דרך assay אוטומטיות, רגישה מאוד באמצעות קונפוקלית 3D, אשר משיגה תחום שבעורך כולל של 45% מכל קידוח ומכסה מיקרומטר 27 דרך Z-במחסן. פרוטוקול זה מתאים לכמת, עם רגישות גבוהה, רמות נמוכות של היווצרות נטו באופן אובייקטיבי ובלתי מוטים באופן.
החלק הקריטי ביותר של assay זו הוא הצורך להשתמש נויטרופילים טרי מבודדים עבור ניסוי כי נויטרופילים הם קצרי חיים ולא מתים כשהם קפואים. הדבר מחייב תורם בריא בכל פעם, אשר יכול לסבך וריאציות בשל מאפיינים התורם. אחת מהווריאציות האלה הוא מצב ההפעלה של נויטרופילים. נויטרופילים יכול להיות מופעל כבר ויוו לפני בידוד. בנוסף, נויטרופילים יכול להיות מופעל בכל השלבים בידוד ובפרט במהלך פירוק של אריתרוציטים, ולכן מטפל מנוסה של נויטרופילים נדרשת כדי למזער את ההפעלה של נויטרופילים. באופן כללי, בידוד של נויטרופילים צריכה להתבצע בהקדם האפשרי לאחר לקיחת דם, לא צריך אפשרות להשהות את הניסוי כדי למנוע הפעלת ספונטנית מוגזמת. שנית, יש להימנע טיפול אגרסיבי של נויטרופילים. ככזה, היתרון הבולט של הפרוטוקול המתואר הוא ההתערבות pipetting מינימלי, ברגע נויטרופילים הם נזרע בצלחת 96-ובכן. חשוב מכך, מצב ההפעלה של נויטרופילים מורה־הדרך בתנאי unstimulated, שבו ניתן assay הזה ברגישות לזהות רמות נמוכות של היווצרות נטו. גורם נוסף שיש בהם להשפיע וזמינותו הוא השימוש של FCS במדיום. האחוז של FCS הצטמצמה מ 10% ל-2% כדי למנוע הדיכוי אפשרי של היווצרות רשת על-ידי נוגד חמצון פעילות19,20 או את ההפעלה אפשרי של נויטרופילים למרות החום איון. תרבות ללא FCS או עם שימוש סוגים שונים של מדיה לא נוסה. פקד unstimulated או בינונית תמיד נלקחת לאורך בעת ביצוע וזמינותו יש אינדיקציה של האות הרקע (למשל, את מצב ההפעלה של נויטרופילים). העלייה הקיפול עבור כל גירוי לעומת הדגימה unstimulated מוצג כדי להשיג תוצאות עקביות על ניסויים שונים באמצעות הגירוי אותו.
גורם חשוב עבור רקע גבוה אפשרי מכתימה של דנ א חוץ-תאית, כי הוא קשור תהליך היווצרות נטו. וזמינותו הנוכחי מנסה להפחית את זה על-ידי הסרת חוץ-תאי DNA ההכתמה מיד לאחר תקופת דגירה קצרה של 15 דקות על ידי ניתוח הצלחת ישירות לאחר קיבוע. לכן, זה הכרחי להשתמש מיקרוסקופ קונפוקלי מתקדם בעל מספיק מהירות וכוח אנליטיות כדי ללכוד את הצלחת 96-ובכן בתוך 1-2 ח’ אוטומטית הגדרה של זמן החשיפה, פוקוס מומלצת. ככזה, ההגדרה מיקרוסקופ יכול להשתנות בין כל מדגם ולהתנסות ביחס לסף עוצמת צבע אשר הכרחי לאיכות תמונה אופטימלית באופן כללי. ההשפעות האחרון בסופו של דבר היכולת לכמת בצורה נכונה נויטרופילים, רשתות, ההגדרה המיטבית ולכן צריך להיות מאושרות על ידי באמצעות שליטה במספר דגימות (למשל, סרום של פקדים בריא). במהלך הניתוח של תמונות שנתפסו, מאפשר השימוש של פיקסל הסף וכן גודל הסף בתוכנית ניתוח מבחר טוב של היווצרות נטו.
דנ א חוץ-תאית, נגזר מערך נטו יכול להיות התוצאה של מסלולים ברורים מוות, כולל NETosis, necroptosis, pyroptosis, ferroptosis או אפילו שאינו lytic תהליך היווצרות נטו חיוני1. ככזה, מגבלה של וזמינותו הנוכחי היא על ידי צביעת רק עבור דנ א חוץ-תאית שאין אין בידול אפשרי בין היווצרות נטו מסלולים אחרים של מוות התא הרלוונטי. ניתן להשיג זאת על-ידי שימוש גם מעכבי סלקטיבי של מסלולים ברורים מוות להפלות בין הצורות לגורם המרכזי עליו מושתתת היווצרות נטו או לאשר על-ידי immunostainings נפרד הנוכחות של סמנים נטו ספציפי, כגון citH3 ו- NE, שותף מקומי עם ה-DNA. לוקליזציה שיתוף של דנ א חוץ-תאית עם citH3 ו- NE לאחרונה אושרה הזה assay10. היתרון של הימנעות נטו סמני הספציפי הזה assay, מאפשר להעריך כל צורות היווצרות נטו המוביל ההבלטה של ה-DNA על ידי נויטרופילים כמו מלא ואובייקטיבי ככל האפשר עם הפוטנציאל של ההקרנה תפוקה גבוהה. תחולתה של פרוטוקול זה הוכח בלימוד נמוך אינדוקציה נטו רמת מתווכת על-ידי המערכת החיסונית מתחמי חיסון למחלה שבה היכולת לזהות הבדלים כמותיים יכול להיות חשוב יותר מאשר הסוג של תהליך מעורב10,21,22. ומציינת כי assay כימות נטו הרומן הזה יכול להיות בעל ערך מוסף לחוקרים שונים לחקור היבטים שונים של היווצרות נטו. שינויים קטנים וזמינותו מיושמים בקלות: התאמת תקופת גירוי, השימוש סמן נטו האהוב עליך להתמקד מוות מסוים אחד שביל שמוביל היווצרות נטו, השימוש הגדלה שונות או השימוש של קריטריונים שונים נטו ב כימות וניתוח.
לסיכום, פרוטוקול מסופק הוא מאוד רגיש assay בהרחבה ישימה עבור כימות חצי אוטומטיות של היווצרות נטו על ההערכה של ex-vivo אינדוקציה של רשתות על גירויים שונים.
The authors have nothing to disclose.
העבודה של Eline ג’יי Arends ו Y.K. אונו טנג נתמך על ידי ההולנדי כליות הקרן (17OKG04), אחוות קלינית מארגון הולנד למחקר מדעי (90713460). העבודה לורה ס ון דאם נתמכת על ידי העמותה לחקר ראומטולוגיה (FOREUM).
Aqua Sterile H2O | B. Braun, Melsungen, Germany | 12604052 | |
Fetal bovine serum (FCS) | Bodinco, Alkmaar, The Netherlands | Used in high concentrations it could influcence NET formation | |
Ficoll 5,7% – amidotrizoaat 9% density 1,077 g / mL | LUMC, Leiden, The Netherlands | 97902861 | |
Immunofluorescence confocal microscope | Image Xpress Micro Confocal (Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA) | ||
Neutralization PBS (10x) | Gibco, Paisley, UK | 70011-036 | |
Penicillin / streptomycin (p/s) | Gibco, Paisley, UK | 15070063 | |
Phenol red free RPMI 1640 (1x) | Gibco, Paisley, UK | 11835-063 | Phenol red can interfere with the immunofluorescence signal |
Phosphate-buffered saline (PBS) | B. Braun, Melsungen, Germany | 174628062 | |
PKH26 2 uM Red fluorescent cell linker | Sigma Aldrich Saint-Louis, MO, USA | PKH26GL-1KT | PKH are patented fluorescent dyes and a cell labeling technology named after their discoverer Paul Karl Horan |
Program for scientific multidimensional images analysis | ImageJ, Research Services Branch, National Institute of Mental Health, Bethesda, Maryland, USA | ||
RPMI medium 1640 (1x) | Gibco, Paisley, UK | 52400-025 | |
Sytox green 5 mM Impermeable DNA dye | Gibco, Paisley, UK | 57020 | |
Trypan blue stain 0,4% | Sigma Aldrich, Germany | 17942E | |
96 well, black, flat bottom, tissue culture treated plate | Falcon, NY, USA | 353219 |