Method Article
هنا ، نصف ظروف الثقافة في المختبر ، والعزل ، وزيادة توليد الحويصلات خارج الخلية (EVs) من المشوكات الحبيبية. تميزت المركبات الكهربائية الصغيرة بتشتت الضوء الديناميكي والفحص المجهري الإلكتروني للإرسال. تمت دراسة امتصاص الخلايا المتغصنة المشتقة من نخاع العظام وتعديلها الظاهري باستخدام الفحص المجهري متحد البؤر وقياس التدفق الخلوي.
يعد إفراز الحويصلات خارج الخلية بواسطة الخيط أمرا بالغ الأهمية لتمكين الاتصال الخلوي ليس فقط بين الطفيليات ولكن أيضا مع الأنسجة المضيفة. على وجه الخصوص ، تعمل الحويصلات الصغيرة خارج الخلية (sEVs) كناقلات نانوية تنقل المستضدات الطبيعية ، والتي تعتبر ضرورية في التعديل المناعي للمضيف وبقاء الطفيليات. تقدم هذه المقالة بروتوكولا خطوة بخطوة لعزل sevs من مزارع مرحلة اليرقات من المشوكات الحبيبية وتحلل امتصاصها بواسطة الخلايا المتغصنة التي تم الحصول عليها من نخاع عظم الفئران ، والتي تكتسب قدرة الالتصاق وعرض المستضد أثناء نضجها بعد أسبوع واحد من الزراعة في المختبر . توفر هذه المقالة معلومات شاملة لتوليد وتنقية وقياس sEVs باستخدام الطرد المركزي الفائق جنبا إلى جنب مع التحليلات المتوازية لتشتت الضوء الديناميكي والفحص المجهري الإلكتروني للإرسال. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديد بروتوكول تجريبي مفصل لعزل وزراعة خلايا نخاع عظم الفأر ودفع تمايزها إلى خلايا متغصنة باستخدام Flt3L. يمكن لهذه الخلايا المتغصنة أن تقدم مستضدات للخلايا التائية الساذجة ، وبالتالي تعديل نوع الاستجابة المناعية في الجسم الحي. وبالتالي ، يتم اقتراح بروتوكولات بديلة ، بما في ذلك الفحص المجهري متحد البؤر وتحليل قياس التدفق الخلوي ، للتحقق من النمط الظاهري الناضج المكتسب للخلايا المتغصنة التي تعرضت سابقا للمركبات الكهربائية الطفيلية. أخيرا ، تجدر الإشارة إلى أنه يمكن تطبيق البروتوكول الموصوف ككل أو في أجزاء فردية لإجراء الطفيليات في الثقافة المختبرية ، وعزل الحويصلات خارج الخلية ، وتوليد مزارع الخلايا المتغصنة المشتقة من نخاع العظام ، وإجراء فحوصات الامتصاص مع هذه الخلايا.
المشوكات الحبيبية هي الديدان الطفيلية الحيوانية المنشأ المسؤولة عن عدوى طويلة الأمد تعرف باسم داء المشوكاتالكيسي 1. في المضيفين الوسيطين ، مثل الماشية والبشر ، تؤثر عدوى الطفيليات بشكل أساسي على الكبد والرئتين ، حيث تتطور مرحلة اليرقات على شكل أكياس مملوءة بالسوائل أو قليل يحتوي على البروتوسكوليسيات (اليرقة نفسها). مثل جميع الديستوكيد الخيطية ، يفتقر هذا الطفيل إلى كل من الجهاز الهضمي والإخراجي ، وبالتالي فقد طور عمليات خلوية داخلية وخارجية نشطة لتنظيم امتصاص وإفراز المستقلبات بالإضافة إلى إطلاق الحويصلات خارج الخلية2،3. الحويصلات خارج الخلية (EVs) عبارة عن جزيئات محاطة بطبقة ثنائية الدهون تفرزها جميع أنواع الخلايا على ما يبدو. على وجه الخصوص ، يمكن أن تعمل الحويصلات الصغيرة خارج الخلية (sEVs) ، والتي تعرف بأنها EVs أصغر من 200 نانومتر بغض النظر عن أصلها الحيوي4 ، كوسطاء مناعي بين الخلايا. هذه الوظيفة مهمة بشكل خاص في الطفيليات ، التي تعتمد على التعديل المناعي للمضيف لضمان بقائهاعلى قيد الحياة 3. يتم تحقيق التلاعب المناعي من خلال امتصاص الخلايا التائية المضيفة للخلايا التائية الساذجة في الجسم الحي وبدء استجابة مناعية تكيفية تؤدي إلى عدوى مزمنة بهذه الديدان الطفيلية. تقوم الخلايا المتغصنة ، والخلايا المهنية العارضة للمستضد في الجهاز المناعي الفطري ، بمعالجة وتحميل الببتيدات المستضدية على مركب التوافق النسيجي الرئيسي من الفئة الأولى والفئة الثانية (معقد التوافق النسيجي الكبير الأول ومعقد التوافق النسيجي الكبير الثاني) وعرضها على أغشيتها لتحضير الخلايا التائية الساذجة الحصرية (خلايا CD8 + و CD4 + T ، على التوالي)5. بعد الخلايا المتغصنة تحفز نضوجها عن طريق تحريض التعبير عن علامات التحفيز المشترك CD80 / CD86 و CD40 و MHC-II وتهاجر من الأنسجة المحيطية إلى الأعضاء اللمفاوية الثانوية عند التعرف على المستضدات الغريبة ، وتحميلها لتحضير الخلايا التائية الساذجةالحصرية 6. وبالتالي ، فإن الهدف العام لهذا البروتوكول هو دراسة التواصل بين الطفيلي والمضيف بطريقة واقعية ، وتحليل تغليف وتسليم المكونات الطفيلية في شكل sevs ، والتي ، عند وصولها إلى الخلايا المناعية المضيفة ، تؤثر على تطور العدوى وتطور المرض الطفيلي المزمن.
إن معالجة تحليل واجهة الديدان الطفيلية المضيفة من خلال دراسة المركبات الكهربائية الكهربائية لها العديد من المزايا. أولا ، الغطاء الخارجي للديدان المفلطحة ، عبارة عن هيكل غشائي مزدوج يشكل نقطة عبور رئيسية بين الطفيلي ومضيفه ، مما يسمح بتوليد المركبات الكهربائية الصغيرة بسهولة أو تغلغلها من هذا الهيكل7. ثانيا ، يتم تحميل sevs بشكل كبير بمستضدات البروتين من جميع مراحل دورة حياة الطفيليات ، مما يمثل الطريقة الطبيعية التي يقوم من خلالها الجهاز المناعي المضيف بأخذ عينات من المستضدات أثناء الإصابة بالديدان8،9. نظرا لإنتاجها البيولوجي ، وسهولة التنقية (دون الحاجة إلى تعطيل الأنسجة أو تجزئة البروتين) ، والتفاعل المباشر مع الخلايا المضيفة ، تمكن الديدان الطفيلية من تطوير تجارب في المختبر لمحاكاة الظروف في الجسم الحي للتفاعل بين الطفيليات والمضيف. أخيرا ، تمثل sevs إمكانية وجود هياكل طفيلية يمكن أن تكون بلعمة أو استيعابها بواسطة الخلايا المضيفة ، والتغلب على استحالة القيام بذلك مع الطفيليات الكاملة ، خاصة في حالات الديدان المكيسة.
بالنظر إلى المزايا المذكورة وحقيقة أن الديدان الطفيلية منتشرة وعادة ما تكون أمراضا مزمنة يفترض فيها أن تتلاعب الطفيليات بالجهاز المناعي المضيف كاستراتيجية للبقاء على قيد الحياة ، فإن عزل المركبات الكهربائية المشتقة من الطفيليات ودراستها في التفاعل مع الخلايا المتغصنة يوفر إطارا قيما لاستكشاف هذا التعديل المناعي10. بهذا المعنى ، تم وصف أن استيعاب المركبات الكهربائية من الديدان الطفيلية ، بما في ذلك الديدان الخيطية والديدان الصديدية مثل البلهارسيا مانسوني ، والفاسيولا الكبد ، و Brugia malayi ، و E. granulosus ، يحفز نضوج الخلايا المتغصنة ونشطها9،11،12،13،14،15.
لا يتيح عزل المركبات الكهربائية المشتقة من الديدان الطفيلية دراسة التفاعلات المناعية فحسب ، مما قد يؤدي إلى تطوير لقاحات وقائية أو عوامل علاج مناعي لأمراض الحساسية أو المناعة الذاتية ، ولكنه يسهل أيضا استكشاف التفاعلات والوظائف البيولوجية الأخرى8 ، 16 ، 17. في هذا السياق ، يمكن استخدام المركبات الكهربائية ، التي تلعب دورا في التاريخ الطبيعي للعدوى الطفيلية ، للتحقيق في تطور الطفيليات والتفاعلات مع الخلايا المضيفة المحددة. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون لها تطبيقات محتملة كمؤشرات حيوية مبكرة أو تفاضلية لتشخيص الأمراض الطفيلية ، ومراقبة الاستجابات العلاجية ، والمساهمة في السيطرة على العدوى الطفيلية وإدارتها17،18.
بالإضافة إلى ذلك ، كما هو موضح سابقا ، فإن مرحلة اليرقات من بكتريا حبيبية عرضة للتغيرات في تركيز الكالسيوم العصاري الخلوي ، والذي ، إلى جانب لعبه دورا في بقاء الطفيليات ، يتحكم أيضا في معدل إفرازالخلايا 19،20. في هذا السياق ، ومعرفة أن ارتفاع الكالسيوم داخل الخلايا يعزز إطلاق EV ، فإن استخدام محسن الكالسيوم داخل الخلايا مثل لوبيراميد يمكن أن يكون استراتيجية حاسمة لزيادة عدد المركبات الكهربائية. هذا النهج مثير للاهتمام بشكل خاص للأنظمة الخلوية التي تتطلب عددا كبيرا من السكان لتوليد كمية كافية من المركبات الكهربائية للشحن والتحليل الوظيفي11،21،22. يوضح البروتوكول الحالي (الشكل 1) بالتفصيل طرق الحصول على الثقافات النقية لمرحلة اليرقات E. granulosus والظروف التي تعزز إنتاج sev. كما يصف سير العمل لعزل وتوصيف هذه الحويصلات ، بالإضافة إلى امتصاصها بواسطة الخلايا المتغصنة في الفئران ، وهي خطوة أساسية في الدراسة الأولية لتعديل الجهاز المناعي للمضيف.
تم تقييم جميع الإجراءات المتعلقة بالحيوانات والموافقة عليها من قبل اللجنة التجريبية الحيوانية التابعة لكلية العلوم الدقيقة والطبيعية ، مار ديل بلاتا (أرقام التصاريح: RD544-2020; RD624-625-2021 ؛ RD80-2022). في هذا البروتوكول ، تم القتل الرحيم للفئران ، وفقا ل "دليل رعاية واستخدام المختبر" الذي نشرته المعاهد الوطنية للصحة وإرشادات الخدمة الصحية الوطنية وجودة الغذاء (SENASA).
1. زراعة مرحلة اليرقات Echinococcus
ملاحظة: تم تنفيذ جميع الإجراءات في ظل ظروف معقمة.
2. تنقية الحويصلات خارج الخلية
3. توصيف الحويصلات المعزولة
4. توليد الخلايا الشجيرية المشتقة من نخاع العظام
ملاحظة: يجب تنفيذ هذا الإجراء باستخدام الفئران الصغيرة ، والتي تتميز بأنظمة مكونة للدم قوية ذات قدرات التكاثر والتمايز النشطة. في المقابل ، تظهر الفئران الأكبر سنا انخفاضا في وظيفة المكونة للدم ، وانخفاض احتياطيات الخلايا الجذعية ، وتغير التفاعلات المتخصصة ، وخزان ذاكرة أكثر تطورا وهو أمر بالغ الأهمية للمناعة طويلة المدى والاستجابة لمسببات الأمراض أو التغيرات المرتبطة بالعمر مثل الشيخوخة المناعية.
5. التفاعل بين الخلايا المتغصنة المشتقة من نخاع العظام والحويصلات خارج الخلية من بكتريا حبيبية
يظهر في الشكل 1 مخطط انسيابي يلخص الخطوات الرئيسية للحفاظ على الثقافات النقية لمرحلة اليرقات بكتريا حبيبية ، وعزل وتوصيف sEVs ، وامتصاصها بواسطة الخلايا المتغصنة للفئران. لتحقيق إنتاج مرتفع من sev من E. granulosus protoscoleces و metacestodes ، تم استخدام طريقة زراعة في المختبر تم تطويرها مسبقا في المختبر لتعظيم البقاء على قيد الحياة والتوازن الأيضي للطفيلي المدروس (الشكل 2).
الشكل 1: نظرة عامة على الإجراءات التجريبية للحصول على E. granulosus sEVs و BMDCs. تمثيلات تخطيطية تصف الخطوات المتبعة في هذا البروتوكول من الحصول على المادة الطفيلية وزراعتها (الخطوة 1) ، والعزل (الخطوة 2) ، وتوصيف الطفيليات EVs (الخطوة 3) إلى توليد BMDCs (الخطوة 4) وتفاعلها مع E. granulosus sEVs (الخطوة 5). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: الحصول على عينات وزراعة المخبرات من الجرجيرات الأولية والقائل من المشوكات الحبيبية. (أ) ثقب الكيس العداري الرئوي للماشية لاستخراج السائل العداري. (ب) فتح الكيس العداري مع غشاء مكشوف. (ج) الغشاء العداري وسائله الزجاجي مع كبسولات الحضنة والأوليات الحرة المسماة "الرمل العداري". داخلي: كبسولة حضنة مع بروتوسكول بالداخل مع مورفولوجيا محفوظة. (د) الفحص المجهري البصري للجرجيرات الأولية الحيوية بعد إزالة الأوليات الميتة. شريط 200 ميكرومتر. داخلي: تلطيخ الميثيلين الأزرق للبروتوسكول تظهر البروتوسكوليسيات الحية (شفافة) والبروتوسكوليسيات الميتة (ملطخة باللون الأزرق ، يشار إليها برؤوس سهام حمراء). (ه) تلقيح الجرمون الأولي في التجويف البريتوني لفأر CF-1. (و) تطورت القمامة داخل تجويف البطن بعد 7 أشهر من التلقيح بالمنظار الأولية. (ز) الخراجات المعزولة من الفأر وغسلها باستخدام PBS في طبق بتري. (ح ، أنا) الصيانة في المختبر للقائل والجربون الأولي في أنابيب لايتون مع وسط M199. (ي، ك) الفحص المجهري البصري للقميص وبروتوسكولكس من بكتريا حبيبية. تشير القضبان إلى 50 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
توصيف المركبات الكهربائية المنقاة من E. حبيبية المرحلة اليرقية موضح في الشكل 3. كانت المركبات الكهربائية المعزولة باتباع البروتوكول الحالي عبارة عن مركبات كهربائية متنقلة بأقطار تتراوح من 50 إلى 200 نانومتر على النحو الذي حددته DLS (الشكل 3 أ) وأكده MET (الشكل 3 ب). كشف تحليل TEM أيضا أن sEVs أظهرت مورفولوجيا نموذجية على شكل كوب للحويصلات الشبيهة بالإكسوسوم (الشكل 3 ب). بالإضافة إلى ذلك ، أكد TEM أن تركيزات اللوبيراميد شبه المميتة يمكن أن تعمل كمحسن لإطلاق المركبات الكهربائية ، كما يتضح من زيادة نسبة sevs في العينات المعالجة باللوبيراميد مقارنة بالضوابط. وبالمثل ، فإن الوفرة العالية من sevs التي تم الحصول عليها من الطفيليات المعالجة باللوبيراميد كانت مدعومة بشكل أكبر من خلال قياسات تركيز البروتين (11 ± 1.5 ميكروغرام / ميكرولتر مقارنة ب 6 ± 1 ميكروغرام / ميكرولتر في الضوابط ، الشكل 3 ج).
الشكل 3: توصيف الحويصلات خارج الخلية المنقاة من E. حبيبية المرحلة اليرقاتية. (أ) مخطط تشتت الضوء الديناميكي (DLS) الذي يصور توزيع حجم المركبات الكهربائية المعزولة من البروتوسكوليسيات المعالجة باللوبيراميد (Lp) (PTS). (ب) صور الفحص المجهري الإلكتروني للإرسال (TEM) للمركبات الكهربائية الملطخة بشكل سلبي المنقاة من التحكم (أ) أو PTS المعالجة باللوبيراميد (د). تشير أشرطة المقياس إلى 50 نانومتر. تشير Arrowheds إلى حويصلات وفيرة تشبه الإكسوسوم مع هيكل نموذجي على شكل كوب. (B-C) و (E-F) يتوافق مع تضخيم المناطق المعلوقة من (أ) و (د) ، على التوالي. (ج) تركيز البروتين لحبيبات الطرد المركزي الفائق من سبعة فحوصات مستقلة. يتم تقديم البيانات كمتوسط ± SD. تشير العلامة النجمية إلى اختلافات كبيرة (Kruskal-Wallis مع اختبار دن اللاحق ، ص < 0.05). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يوضح الشكل 4 تطور توليد BMDC من خلال ملاحظات الاختلافات في كمية وتشكل خلايا نخاع العظم من إنشاء الثقافة الأولية إلى التمايز الكامل. في اليوم 0 ، نمت الخلايا المكونة للدم في وسط كامل بكثافة 1× 106 خلايا / مل مكملة ب 300 نانوغرام / مل Flt3L ، وهو عامل سيتوكين ونمو ينشط أسلاف المكونة للدم للتكاثر والتمايز إلى مورفولوجيا الخلايا المتغصنة. في الأيام 1-2 ، كانت الخلايا لا تزال صغيرة ومستديرة الشكل دون تغييرات مورفولوجية كبيرة ، على الرغم من زيادة كميتها. بين الأيام 3-5 ، حدثت إعادة تشكيل الهيكل الخلوي النشط ، مما أدى إلى أشكال ممدودة غير متجانسة مع زيادة في الامتدادات السيتوبلازمية (التشعبات). في هذه المرحلة ، احتوت الثقافات على خلايا ملتصقة ذات امتدادات سيتوبلازمية واضحة ، وخلايا غير ملتصقة تخضع لتغيرات مورفولوجية أثناء تمايز الخلايا المتغصنة ، وخلايا كروية غير ملتصقة ظلت غير مستجيبة لتحريض السيتوكين (الشكل 4). بعد الأيام 6-7 ، تألفت 80٪ -90٪ من الثقافات بشكل أساسي من BMDCs ذات الحالة المستقرة والمتمايزة تماما. أظهرت هذه الخلايا شكلا نجميا مع عمليات سيتوبلازمية واسعة النطاق محسنة لالتقاط المستضد وعرضه. في اليوم السابع ، تم حصاد BMDCs لتحليل نمطها الظاهري وإجراء المقايسات الوظيفية.
الشكل 4: مراقبة تمايز الخلايا المتغصنة المشتقة من نخاع العظام FTL3L باستخدام مجهر بصري مقلوب تقليدي. (أ) التمثيل التخطيطي لتنقية السلائف المكونة للدم من نخاع عظم الفأر وزراعة الخلايا في وسط كامل مكمل ب flt3L ب- صور لزراعة خلايا نخاع العظم التي تم الحصول عليها في نقاط زمنية مختلفة. الإدخالات هي مناطق مكبرة في المنطقة المعبأة من كل صورة. (ب) اليوم 0: صورة لخلايا المكونة للدم التي تم تنقيتها مؤخرا من نخاع العظام. لوحظ أنه على الرغم من أن السكان غير متجانسين ، إلا أن الغالبية عبارة عن خلايا ذات مورفولوجيا مستديرة وصغر الحجم. الأيام 1-5: صور الثقافة التي توضح الزيادة في عدد الخلايا والتغيرات في التشكل بسبب التكاثر النشط الناجم عن تنشيط مسار إشارات FLT3. ينتقل مورفولوجيا الخلية من مستدير إلى ممدود مع زيادة تدريجية في الامتدادات السيتوبلازمية (التشعبات). تكون هذه التغييرات أكثر وضوحا عندما تلتصق الخلايا بآبار لوحة الثقافة. الأيام 6-7: صور تظهر BMDCs متمايزة تماما في حالة مستقرة تتميز بشكل غير منتظم مع نواة بارزة والعديد من الإسقاطات المتفرعة الدقيقة ، السيتوبلازم حبيبي للغاية مع حويصلات تشارك في عرض المستضد والاستجابة المناعية. يمثل الشريط 10 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
نظرا لأن الخلايا المتغصنة هي وسطاء أساسيين في تنشيط وتوجيه الاستجابة المناعية المستحثة ، فمن الأهمية بمكان إجراء تحليلات وظيفية لهذه الخلايا للكشف عن الأدوار المحتملة للمركبات الكهربائية المتغصنة في تفاعلات الطفيليات المضيفة. يؤكد البروتوكول المقدم هنا أن BMDCs تلتقط الطفيليات الكهربائي بعد حضانة لمدة ساعة واحدة عند 37 درجة مئوية. ومن المثير للاهتمام ، أن sEVs يبدو أنها موجودة في مقصورات ليزوزومية داخلية حيث يتم تخزين جزيئات MHCII المشكلة مسبقا حيث لوحظ أنها تتموضع (الشكل 5).
علاوة على ذلك ، تم تضمين BMDCs المحفزة بالصبغة بدون EVs كضوابط سلبية للتحقق من خصوصية وضع العلامات. لوحظ فقط التألق خارج الخلية غير المحدد و 3٪ -4٪ من الخلايا ذات إشارة الصبغة المنتشرة مقارنة بأكثر من 40٪ من الخلايا ذات العلامات الإيجابية المعرضة لمركبات الصبغة الملطخة.
الشكل 5: الفحص المجهري متحد البؤر المناعي الفلوري ل BMDCs الذي يظهر امتصاصا فعالا ل sevs المصنفة وتوظيف معقد التوافق النسيجي الكبير من الفئة الثانية في الجسيمات الداخلية. (أ) التمثيل التخطيطي للبروتوكول الموصوف في البند 5.3 الذي يوضح تحفيز sevs المسمى PKH26 في BMDCs. (ب) صورة متحد البؤر تظهر تحكما سلبيا في تحفيز PKH26 BMDCS دون وجود sEVs (أحمر ، PKH26) و (أزرق DAPI). لم يتم ملاحظة أي إشارات فلورية من الصبغة داخل الخلية بدون sevs. (ج) قنوات منفصلة للصور متحدة البؤر تظهر BMDCs المحفزة باستخدام مركبات القياس المتوافق مع المركبات الكهربائية الملونة: الفحص المجهري لتباين التداخل التفاضلي (DIC) ، DAPI (أزرق ، نوى) ، PKH26 (أحمر ، sEVs) و FITC (أخضر ، معقد التوافق النسيجي الكبير من الفئة الثانية). تمثل أشرطة المقياس 10 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
تم توضيح سير عمل البروتوكول لزراعة الطفيليات ، وعزل sEVs المشتقة من الطفيليات ، وتمييز الخلايا المتغصنة عن نخاع العظام ، وتحليل امتصاص sEV بواسطة هذه الخلايا . وكان الهدف من ذلك هو الوصف المفصل لكل قسم من أقسام البروتوكول التي يمكن تنفيذها ككل أو على حدة، مع تسليط الضوء على الاعتبارات الرئيسية لضمان تنفيذ المنهجية. إن تحليل مجموعة المركبات الكهربائية التي تم الحصول عليها من الكائنات الطفيلية الكاملة له تأثير ملموس على دراسة العلاقة المتبادلة بين الطفيلي والمضيف ، وفي هذا السياق على وجه التحديد ، تم تحديد هذا البروتوكول التجريبي.
تم إعاقة الأفكار الجديدة حول الأمراض الطفيلية بسبب صعوبة زراعة بعض هذه الطفيليات في المختبر . نظرا لأن الديدان الطفيلية تفشل في إكمال دورات حياتها في ظل ظروف اصطناعية ، فلا يمكنها البقاء على قيد الحياة إلا في الثقافة ككائنات حية كاملة. لذلك ، فإن الحل الذي يقترحه هذا البروتوكول لدراسة واجهة الدودة والمضيف هو إجراء زراعة كل شكل طفيلي بشكل مستقل (دودة بالغة وأشكال يرقات مختلفة) لإثراء وعزل sevs ، ثم مواجهتها بخلايا الأعضاء المستهدفة أو خلايا الجهاز المناعي المضيف ، مما يسمح لها باستيعاب أو البلعمة ، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك ، تتمثل إحدى الخطوات الحاسمة لإنشاء ثقافة الديدان الطفيلية لعزل المركبات الكهربائية في اختيار الطفيليات الحية بدقة لبدء الثقافة في المختبر وإبقائها في الحضانات في أقصر وقت ممكن للحد من موت الطفيليات وتوليد الأغشية المتبقيةالحرة 23. لجعله في E. granulosus ، تخضع البروتوسكوليسيات المستردة من الخراجات العدارية لغسيل مكثف باستخدام PBS البارد في أنابيب زجاجية صغيرة القطر. أثناء التشتت القوي باستخدام الماصة ، تتراكم الكتل الأولية الحية بسرعة. وبالتالي ، يتم فصلها عن البروتوسكوليسيات غير القابلة للحياة التي تظل معلقة لفترة أطول في العمود السائل للأنبوب ، مما يسمح بالتقاطها والتخلص منها من الخليط. تماشيا مع هذا الغرض ، خلال كل خطوة غسيل ، يضمن الخلط بقوة مع الماصة أيضا كسر كبسولات الحضنة وإطلاق البروتوسكوليك المحاصرين من داخلها ، وتحريرها من الغشاء المحيط. يتم إنشاء مزارع الطفيليات في أنابيب زجاجية من نوع لايتون لتجنب التصاق sEVs وبجزء مسطح لتمكين إنشاء مشتت لثقافة الطفيليات. في حالة النقائل التي تم الحصول عليها من التجويف البريتوني للفئران ، من الضروري فصل الطبقة العرضية التي تغطيها وإجراء عدة غسلات باستخدام PBS المكمل بالمضادات الحيوية لإزالة الخلايا المرتبطة والجراثيم المعوية ، والتي قد تؤثر على نقاء sevs المشتقة من الديدان الطفيلية نفسها كما هو موضح أيضا بواسطة White et al.23. يتم توصيل الأنابيب بسدادات مطاطية معقمة ، والتي تساهم في توليد جو يعاني من نقص الأكسجين المطلوب لمحاكاة التمثيل الغذائي المخمر الذي تحافظ عليه هذه الطفيليات في الجسم الحي. أخيرا ، يعتبر وسط M199 مناسبا جدا كوسيط صيانة لمرحلة يرقات السيستودا على المدى الطويل24،25. يحتوي الوسيط على الحد الأدنى من المكونات مثل الأملاح والجلوكوز والأحماض الأمينية الأساسية ، بالإضافة إلى أنه يحتوي على أحماض أمينية غير أساسية ، والكوليسترول ، والبيريميدين ، والفيتامينات القابلة للذوبان في الماء والدهون ، وسلائف الحمض النووي بما في ذلك الثيامين والريبوفلافين والبيوتين. كل هذه العناصر الغذائية تعزز الحفاظ على الوظائف العضوية الأساسية وصلاحية هذه الطفيليات. يستخدم M199 بشكل خاص للخلايا غير المحولة والأجنة والنباتات الأولية ومزارع الأعضاء ، كونه مثاليا لزراعة كتلةالخلايا 26. على وجه التحديد ، عند استخدامه كوسيط لثقافة الصيانة ، يجب تطبيق M199 بدون مكملات مصل الأبقار الجنينية لأنه يعزز انتفاع الجرجيرات الحويصلية وإزالة التمايز إلى الكيسات الدقيقة27،28.
يجب توثيق جميع الظروف المستخدمة في مزارع الطفيليات لضمان استنساخ النتائج التي تنطوي على التعافي وامتصاص الخلايا من sevs. على وجه الخصوص ، أحد الجوانب التي تؤثر على إنتاج EV هو إضافة المركبات التي تؤثر على توازن الكالسيوم إلى الثقافة لأنها تزيد من إفراز الخلايا المعتمد على الكالسيوم29،30. هنا ، إضافة لوبيراميد ، وهو محث كالسيوم داخل الخلايا في E. granulosus19،31 ، إلى مزارع الطفيليات لتعزيز إطلاق sev. تعمل هذه الطريقة على تحسين عدد الحويصلات في الديدان الخيطية (الشكل 3) ويمكن أن تكون استراتيجية جيدة لتحسين الإنتاج في الأنظمة الخلوية ذات الإطلاق المنخفض للمركبات الكهربائية. ومع ذلك ، نظرا لأن هذه الإستراتيجية ، مثل تعديلات الثقافة الفيزيائية أو الكيميائية الأخرى ، يمكن أن تغير خصائص ووظائف EV ، يجب مراعاة الاهتمام الدقيق عند إجراء تحليلات عالية الإنتاجية مثل البروتينات.
تسمح مزارع السيستود بتحقيق تركيزات EV من الأوامر ذات الحجم الكبير ، بالنظر إلى أن سطحها الخارجي عبارة عن طبقة سيتوبلازمية مخلوية تتكيف مع العمليات الرئيسية لإفراز الخلايا والالتقام الخلوي32. سيخضع حجم إعداد المركبات الكهربائية للمتطلبات التجريبية. ينتج ما مجموعه 9,000 بروتوسكوليسيس في المتوسط 30 ميكرولتر من sEVs بتركيز 1-2.5 ' 108 sEV / مل ، وهو ما يكفي لإجراء تحليل DLS و TEM و LC-MS-MS بالتوازي. يتمثل أحد قيود البروتوكول في الحصول على كمية عالية من الحويصلات من القشائيل بسبب وجود طبقتها الصفيحية ، مما يعيق إطلاق الحويصلات في الوسط. لذلك ، هناك حاجة إلى كميات كبيرة من الطفيليات (الخطوة 1.3.3)11. يتمثل النهج البديل أيضا في تحليل sevs من السائل العداري ، كما ورد في دراسات أخرى11،33،34،35،36.
تماشيا مع الاتجاه الأوسع الذي لوحظ في أبحاث المركبات الكهربائية ، استخدمت غالبية الدراسات التي أجريت على الديدان الطفيلية الكهربائية حتى الآن الطرد المركزي الفائق للمنتجات الإخراجية / الإفرازية كطريقة أساسية لعزل المركبات الكهربائية وفصلها37. في هذا البروتوكول ، تم استخدام الطرد المركزي الفائق لعزل المركبات الكهربائية ، والتي تعتبر الطريقة القياسية الذهبية لاستعادة المركبات الكهربائية ، على الرغم من أنها يمكن أن تنطوي على إدراج الملوثات بالاشتراك مع المركباتالكهربائية 15. أحد قيود هذه الطريقة هو إزالة الملوثات القابلة للذوبان. نظرا لأن sevs أكبر من الملوثات القابلة للذوبان ، فإن البديل لتحسين التنقية هو دمج خطوات إضافية ، مثل استخدام كروماتوغرافيا استبعاد الحجم (SEC) 38،39. ومع ذلك ، عندما يكون عزل المركبات الكهربائية مطلوبا للتحليلات الوظيفية ، مثل دراسة التواصل بين الطفيليات الطفيلية ومضيف الديدان الطفيلية ، فإن التحديد الدقيق لمجموعة المركبات الكهربائية ليس بنفس الأهمية ، حيث يحملون جميعا شحنات مستضدية. وبالتالي ، اعتمادا على النقاء المطلوب لمزيد من التجارب ، يمكن أن تنتهي عملية العزل عند الطرد المركزي الفائق ، كما يتم إجراؤه هنا ، أو يمكن دمجها مع طرق أخرى مثل الترشيح للتخلص من الملوثات الكبيرة أو الطرد المركزي المتدرج بكثافة السكروز أو اليوديكسانول أو كروماتوغرافيا استبعاد الحجم ، والتي لا تسمح فقط بتنظيف الملوثات ولكن أيضا بفصل مجموعات مختلفة من المركباتالكهربائية 37 ، 38،40. بغض النظر ، فإن الطريقة المستخدمة هنا بسيطة وتمثل الخيار الأساسي لحصاد وإثراء المركبات الكهربائية من الطفيليات39. إنه يوفر إنتاجية عالية من المركبات الكهربائية بتكلفة منخفضة نسبيا لأنه لا يتطلب سوى مختبر مجهز بجهاز طرد مركزي فائق يمكن فيه استخدام الأنابيب القابلة لإعادة الاستخدام.
يعد وصف ميزة المركبات الكهربائية المعزولة أمرا أساسيا لتحديد تركيز المركبات الكهربائية وحجمها وجودتها ونوعها الفرعي. بالإضافة إلى ذلك ، يتعاون تحليل تركيبة البروتين لتحديد المجموعات السكانية الفرعية للمركبات الكهربائية التي يتم إثرائها في العينة ، بالإضافة إلى تقدير وجود الملوثات المحتملة. يمكن إجراء توصيف EV بطرق مختلفة تتطلب في كثير من الأحيان معدات ومرافقمتخصصة 41. هنا ، تم تحليل حجم المركبات الكهربائية الطفيلية باستخدام DLS ، والتي توفر بيانات موثوقة في أنظمة التعليق أحادية التشتت ولكنها أقل دقة في أنظمة التعليق مع المركبات الكهربائية الموزعةعلى نطاق واسع 42. لذلك ، يمكن أن يكون البديل هو استخدام طرق أخرى مثل تحليل تتبع الجسيمات النانوية (NTA) ، الذي يحدد بدقة حجم الحويصلة وكميتها ، أو استشعار النبض المقاوم للضبط (TRPS) ، والذي يوفر نطاقا ديناميكيا أوسع من NTA ، أو مقياس التدفق الخلوي النانوي (NanFCM) الذي يمتلك حساسية أعلى من قياس التدفق الخلويالتقليدي 43،44،45. أيضا ، كجزء من الروتين التجريبي وتوصيات الخبراء ، تسمح تقنية TEM بتحديد نقاء ومحصول وحجم المركبات الكهربائية التي تم الحصول عليها بشكل متكامل ، بشكل أساسي في حصاد المركبات الكهربائية المرتفع46. بالإضافة إلى ذلك ، يوصى بالفحص بواسطة تحليل TEM بشكل خاص عندما لا يكون من الممكن تصور حبيبات EV للتحقق من تكوين المادة المستردة بعد الطرد المركزي الفائق.
تسلط هذه القضايا الضوء على أهمية استخدام تقنيات قوية لعزل المركبات الكهربائية المشتقة من الديدان الطفيلية وتوصيفها الشامل ، والتي يمكن أن تسهل تحديد علامات محددة لتتبع مصيرها ، وبالتالي تمكين تقييم أدوارها الوظيفية.
الحويصلات خارج الخلية المنقاة من E. حبيبية تمثل ناقلات نقل مستضد طبيعية مع العديد من البروتينات المستضدية المميزة وغير المعروفة9. يمكن لهذه sevs وحدها تحفيز الخلايا العارضة للمستضد الموزعة في جميع أنحاء الأنسجة المختلفة والأعضاء اللمفاوية الثانوية للمضيف. الخلايا المتغصنة هي خلايا احترافية فريدة من نوعها تقدم مستضد يمكنها عرض مستضدات للخلايا التائية الساذجة ، وتحديد نوع الاستجابة المناعية في الجسم الحي47،48.
تصف هذه المخطوطة بروتوكولا لتفصيل طريقة لتوليد الخلايا المتغصنة من مزارع نخاع عظم الفأر المقتبسة من بحث نشرسابقا 49. هنا ، يتم اقتراح طريقة راسخة للدراسات المناعية بناء على الثقافة المختبرية لفئران BMDCs التي يحركها Flt3L ، حيث يعد عزل نخاع العظم خطوة أساسية لتحقيق ثقافة ناجحة في المختبر 50. بالنظر إلى أن العديد من بروتوكولات العزل لخلايا نخاع العظم تنتج مجموعات خلايا غير متجانسة ، يجب تحليل مزارع BMDC عن طريق قياس التدفق الخلوي خلال المرة الأولى من تمايز Flt3L لإنشاء النمط الظاهري للخلية للتجارب المخطط لها51،52،53. يشير التوصيف الظاهري ل BMDC تحت تأثير Flt3L إلى أن الغالبية هي خلايا متغصنة تقليدية (CD11b + ، CD11c + ، CD172a +) ، والتي تشبه إلى حد كبير الخلايا المتغصنة الموجودة في الجسم الحي والتي تحمل مستضدات خارجية. في حين أن نسبة صغيرة من BMDC تتوافق مع الخلايا المتغصنة البلازمية (CD11c + B220 + SinglecH +) والخلايا المتغصنة الشبيهة ب CD8 + (CD11c + CD24 + و CD172a-) 11،53.
بعض الخطوات المقلقة الشائعة هي انخفاض إنتاجية BMDCs في الثقافة ، والتي قد تنتج عن كسر العظام أثناء التحضير ، أو استخراج نخاع العظم غير الفعال ، أو تكوين كتلة الخلايا ، أو ظروف الثقافة دون المستوى الأمثل (على سبيل المثال ، التركيب المتوسط ، درجة الحرارة) ، أو عدم كفاية تحفيز السيتوكين. لمعالجة هذه المشكلات ، تتمثل بعض البدائل في قطع المشاشية ، وضمان التنظيف الكامل لخلايا نخاع العظم من جانبي عظم الفخذ والظنبوب ، وتعليق نخاع العظم بشكل مرهق قبل المرور عبر مصفاة الخلية ، واستخدام السيتوكينات المحضرة حديثا بالتركيز الموصى به والحفاظ على العقم ، واستقرار الأس الهيدروجيني لوسط الثقافة.
من الضروري التأكد من حالة "راحة" خط الأساس للخلية المتغصنة قبل إحداث نضجها مع ملامسة المستضد. لا تتعرف الخلايا المتغصنة فقط على مجموعة واسعة من المستضدات الخارجية (PAMPs ، النمط الجزيئي المرتبط بممرضات الأمراض) والمستضدات الداخلية (DAMPs ، النمط الجزيئي المرتبط بالخطر) ولكن أيضا التغييرات الطفيفة في زراعة الخلايا (درجة الحموضة ، التحريض الخفيف ، كثافة الخلية) يمكن أن تحفز نضجها. لهذه الأسباب ، يجب تقليل حركات واهتزازات زراعة الخلايا أثناء المناولة في جهاز الطرد المركزي أو الحاضنة. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون سحب العينات سلسة دون توليد فقاعات في الوسط. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحفاظ على الثقافات الأولية لأكثر من 8 أيام قد ينشط الخلايا المتغصنة ويعزز موت الخلايا. إلى جانب ذلك ، فإن كثافة الخلايا الأعلى من 2.5 × 106 تنتج تعبيرا أكبر ل MHCII54 وتزيد من النضج قبل ملامسة المستضد. أيضا ، يجب أن تكون جميع الكواشف المستخدمة خالية تماما من السموم الداخلية أو LPS ، نتيجة للتلوث السابق بالبكتيريا سالبة الجرام ، لأن LPS يحفز تحفيز أو استنفاد الخلايا المتغصنة23،55. للحفاظ على العقم أثناء التلاعب بمزارع نخاع العظام ، إلى جانب دمج استخدام المضادات الحيوية في الوسائط ، يجب استخدامه باستمرار 70٪ من رذاذ الإيثانول على السطح والأيدي التي ترتدي القفازات وأشياء الخزانة ، مما يحافظ على التلامس بين خلايا الإيثانول ونخاع العظام. قبل تعريض الأدوات للعظام أو الخلايا ، تأكد من تبخر الإيثانول وجففها في الهواء لأنه سام لخلايا نخاع العظام.
تعزز الخلايا المتغصنة نضوجها وإنتاج السيتوكين بعد التعرف على sEVs وتحريكها. E. حبيبات sEVs تحفز التعبير عن IL-12 ، لصالح ملف تعريف Th19. إذا كان نضوج النمط الظاهري للخلايا المتغصنة ناقصا ، فيجب تحسين وقت أو تركيز الحافز الذي تم تحقيقه باستخدام sEVs المضافة. الفحص المجهري متحد البؤر هو أداة قوية تستخدم لتصور استيعاب البضائع وتحديد الموقع مع جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير على الجسيمات الداخلية للخلايا المتغصنة. علاوة على ذلك ، بعد 8 ساعات على الأقل من امتصاص sEVs ، يمكن أيضا استخدام قياس التدفق الخلوي لقياس السيتوكينات داخل الخلايا والجزيئات السطحية مثل CD40 و CD80 و CD86 و MHCII في الخلايا المتغصنةالناضجة 11،13.
ستوفر الأبحاث المكثفة التي تستخدم مجموعة واسعة من التقنيات فهما أعمق لكيفية تداخل حجم الطفيليات EV ومنشأها وحمولتها مع استجابات المضيف وتعديلها.
ويعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم تضارب في المصالح.
يقر المؤلفون ب Lic. سيسيليا غوتيريز أيستا (Servicio de Microscopía Electrónica, CONICET, Bahía Blanca, Argentina) و Lic. ليوناردو سيتشي وليك. إليانا مازا (INIFTA ، جامعة لا بلاتا الوطنية ، الأرجنتين) للمساعدة الفنية في الفحص المجهري الإلكتروني للإرسال وتشتت الضوء الديناميكي ، على التوالي. نشكر أيضا درا. جراسييلا ساليرنو ، درا. كورينا بيرون والدكتور غونزالو كالو لاستخدام جهاز الطرد المركزي الفائق في INBIOTEC-CONICET-FIBA ، الأرجنتين. ويعترف المؤلفان بامتنان ليك. كيلي (SENASA، مار ديل بلاتا، الأرجنتين) وليك. H. Núnez García (CONICET ، Universidad Nacional de Mar del Plata ، الأرجنتين) لتعاونهم في تقييم رفاهية الفئران ، و Med. Vet. J. Reyno ، Med. Vet. S. Gonzalez ، و Med. Vet L. Netti لمساهمتهم في الحصول على المواد الطفيلية. تم دعم هذا العمل ، بما في ذلك تكاليف التجارب والكواشف والمعدات ، من قبل PICT 2020 رقم 1651 الممول من ANPCyT.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL tubes | Henso | N14059 | |
24-well plate | JetBiofil | CAP011024 | Polystyrene, flat bottom, Sterile |
6-well plate | Henso Medical Co. Ltd. | N14221 | Flat-shape bottom, PS material, Sterile |
70 mm polypropylene cell strainer | Biologix Group Limited | 15-1070 | Sterile |
Alcian blue 8 GX dye | Santa Cruz | sc-214517B | |
Automatic CO2 incubator | Nuarire | UN-5100E/G DH | |
Bovine Serum Albumin | Wiener lab | 1443151 | |
CD11c Monoclonal antibody-PECy5 100 µg | eBioscience | 15-0114-82 | clone (N418) |
CD40 Monoclonal antibody-FITC 100 µg | eBioscience | 11-0402-82 | clone (HM40-3) |
CD80 Monoclonal antibody-APC 100 µg | eBioscience | 17-0801-82 | clone (16-10A-1) |
CD86 Monoclonal antibody-FITC 100 µg | eBioscience | 11-0862-82 | clone (GL-1) |
Centrifuge | Thermo Scientific | IEC CL31R Multispeed | |
Confocal Microscope | Nikon | Nikon Confocal Microscope C1 | |
Conical tubes 15 mL dia.17 x 120 mm | Citotest | 4610-1865 | |
DAPI | Sigma | 107K4034 | |
D-Glucose | Merk | 1.78343 | |
Dimethyl Sulfoxide | Anedra | 6646 | |
Fetal Bovine Serum 500 mL | Sigma-Aldrich | 12352207 | |
Flow Cytometry System | BD Biosciences | BD FACSCanto™ II | |
Folded Capillary Zeta Cell | Malvern Panalytical | DTS1070 | |
Gentamicin sulfate salt | Sigma | G1264 | |
Glutaraldehyde solution | Fluka | 49630 | |
Hepes | Gibco | 11344041 | |
Hypodermic needle 21 G x 1"25/8 | Weigao | Sterile | |
Hypodermic needle 25 G x 5/8" | Weigao | Sterile | |
Inverted microscope | Leica | DMIL LED Fluo | |
Ketamine | Holliday | ||
Lipopolysaccharide 5 mg | Invitrogen | tlrl-rslps | LPS from the Gram-negative bacteria E. coli K12 . TLR2/4 Agonists |
Loperamide hydrochloride | Sigma-Aldrich | 5.08162 | |
Medium 199 | Gibco | 11150059 | |
Methylene Blue | Anedra | 6337 | |
MHC class I (H2kb) Monoclonal antibody-PE 100 µg | eBioscience | 12-5958-82 | clone (AF6-88.5.5.3) |
MHC class II (IA/IE) Monoclonal antibody-FITC 100 µg | eBioscience | 11-5321-82 | clone (M5/114.15.2) |
Microscope | Olympus | CX31 | |
Mouse recombinant murine Flt3L. | PrepoTech | 250-31L-10UG | |
Nanodrop | Thermo Scientific | ND-One | |
Paraformaldehyde | Agar Scientific | R1018 | |
Penicillin G sodium salt | Sigma | P3032-10MU | |
PKH26 | Sigma-Aldrich | MINI26 | |
Potassium Phosphate Monobasic | Timper | For Phosphate Buffered Saline (PBS) | |
RBC lysis buffer 100 mL | Roche | 11814389001 | |
RPMI medium 1640 1x 500 mL | Sigma-Aldrich (Gibco) | 11875093 | |
Sodium Cacodylate | Sigma-Aldrich | C0250 | |
Sodium Chloride | Anedra | 7647-14-5 | For Phosphate Buffered Saline (PBS) |
Sodium Phosphate Dibasic (Anhydrous) p. a. | Biopack | 1639.07 | For Phosphate Buffered Saline (PBS) |
Streptomycin sulfate salt | Sigma | S9137 | |
Syringe 10 mL | Bremen | Sterile | |
Thickwall polycarbonate tubes | Beckman Coulter | 13 x 55 mm , nominal capacity 4 mL | |
Transmission Electron Microscope | Jeol | JEOL JSM 100CX II | |
Ultracentrifuge | Beckman | Optima LE-80k | 90 Ti rotor |
Xylazine | Richmond | ||
Zetasizer Nano | Malvern | Nano ZSizer-ZEN3600 | To perform Dynamic Light scattering and zeta potential measurements |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved