Method Article
Bu protokol, nötrofillerin tam kan, buffy coats veya lökferez zarlarından izole edilmesinin, iyi verim, yüksek saflık ve minimum hücre aktivasyonu elde edilmesinin bir yöntemini detaylandırmaz. Yüksek kaliteli/saflıkta nötrofil preparatı elde etmek için gradyan saflaştırma, kırmızı kan hücresi (RBC) sedimilasyonu ve RBC lizizini kullanıyoruz.
Nötrofiller (PMN'ler), toplam kan lökositlerinin% 40 ila% 70'i arasında değişen insan dolaşımındaki en bol lökositlerdir. Damarlar yoluyla hızlı ekstravazasyon yoluyla iltihaplanma yerinde işe alınan ilk hücrelerdir. Orada, nötrofiller istilacı patojenleri öldürmek ve bağışıklık sinyaline aracılık etmek için bir dizi işlev gerçekleştirirler. İnsan kanından yeni arındırılmış nötrofiller, hiçbir hücre hattı PMN işlevlerini ve biyolojisini tam olarak çoğaltmaz, çünkü çalışma için tercih edilen modeldir. Bununla birlikte, nötrofiller kısa ömürlü, ölümcül olarak farklılaştırılmış hücrelerdir ve fiziksel (sıcaklık, santrifüj hızı) ve biyolojik (endotoksin, kemoterapi ve sitokinler) uyaranlara yanıt olarak aktivasyona oldukça duyarlıdır. Bu nedenle, saf ve aktive olmayan hücreler elde etmek için standartlaştırılmış, güvenilir ve hızlı bir yöntem izlemek çok önemlidir. Bu protokol, yüksek PMN saflığı elde etmek ve hücre aktivasyonunu en aza indirmek için yoğunluk gradyan santrifüjleme, kırmızı kan hücresi (RBC) sedimantasyon ve RBC lizizini birleştiren güncellenmiş bir protokol sunar. Ayrıca nötrofil izolasyon kalitesini, canlılığını ve saflığını değerlendirme yöntemleri de tartışılmaktadır.
Doğuştan gelen bağışıklık sistemi, diğer birçok fizyolojik fonksiyonla birlikte immün homeostaz ve patojen boşluğu koruyan birçok hücre türünden oluşur. Nötrofiller insan dolaşımındaki en büyük beyaz kan hücresi havuzunu oluşturur1. Olgun nötrofillerin çoğu granülopeis olarak da adlandırılan yeni nötrofillerin üretim yeri olan kemik iliğinde depolanır. Kemik iliğinde, granülosit progenitörleri hücre döngüsünden çıkar ve karakteristik segmentli çekirdeklerini ve granüllerini elde ederek ölümcül bir şekilde farklılaştırır2. Enflamatuar koşullar altında, kemokinler, sitokinler ve hasarla ilişkili ve patojen ilişkili moleküler desenlere yanıt olarak, nötrofiller çok çeşitli işlevleri yerine getirmek için kan dolaşımından ve kemik iliğinden harekete geçirilir. Bunlar sitokin salgılanması, patojenin doğrudan fagositozu, reaktif oksijen türlerinin salınmesi, antimikrobiyal proteinlerin degranülasyonu ve nötrofil hücre dışı tuzakların oluşumudur.
Nötrofiller tarafından enfeksiyonla savaşmak için kullanılan moleküller mikroplar ve konak için toksiktir. Böylece, yaşlanma / ölmekte olan nötrofillerin ömrü ve uygun şekilde çıkarılması son derece düzenlenmiştir ve dolaşımda sınırlı bir yaşam süresine sahiptirler (<48 h)3. Bu kısa hayatta kalma nedeniyle, insan vücudu nüfus homeostazını korumak için her gün ortalama 100 milyar yeni nötrofil üretir4. Acil granülopeis, iltihaplanma ve enfeksiyon sırasında kanda hem olgun hem de olgunlaşmamış nötrofillerin salınımını daha da artırabilir5. Doğuştan gelen immün yanıtta nötrofillerin önemi, bakteriyel ve mantar enfeksiyonlarına duyarlı edinilmiş veya konjenital nötropeni hastaları tarafından vurgulanır6.
Nötrofil biyolojisini ve doğası gereği bağışıklık tepkislerindeki rollerini incelerken, kısa hayatta kalmaları ve sitotoksik içerikleri de dahil olmak üzere birçok zorluk ortaya çıkar. Nötrofil benzeri hücre hatları genellikle insan promiyelositik lösemi HL-60 hücrelerinden ve PLB-985hücrelerinden 7,8'denayırt edilmiştir. Nötrofil benzeri morfolojiyi gösterebilmelerine ve kemotaksi yapabilmelerine rağmen, bu hücre hatları nötrofillerin biyolojisini tam olarak nüksedemez. Bu hücre hatlarını kullanan in vitro tahliller de in vivo deneyleri nüksedemez. Ayrıca, bu hücrelerin farklılaşması indüklenmesi gerekir ve farklılaşmadan önce gen manipülasyonundan olumsuz etkilenebilir.
Son zamanlarda, HL-60 hücrelerinde gen ekspresyon sonrası farklılaşmayı modüle etmek için indükleyici promotörler kullanarak bu sorunları atlatmak için yöntemler geliştirilmiştir9. Bu tür araçlarla bile, farmakolojik yaklaşımları kullanarak hedefleri doğrulamak için birincil insan PMN'leri gereklidir. Bu nedenle, hücre hattı ve hayvan modellerinin bulgularını doğrulamak için kandan izole edilmiş saf ve inaktive nötrofiller elde etmek zorunludur. Bu makalede, mevcut yöntemlerin artılarının ve eksilerinin değerlendirildiği gözden geçirilmiş bir PMN izolasyon protokolü sunulmaktadır10. PMN'leri diğer bağışıklık hücrelerinden ayırmak için degrade santrifüjleme, RBC'lerin büyük kısmını çıkarmak için kısa dektran bazlı sedimantasyon, ozmotik basınç yoluyla hızlı artık RBC lizisi ve trombosit kontaminasyonunu gidermek için düşük hızlı santrifüjlemeden oluşan bir kombinasyon tasarlanmıştır.
NOT: İnsan nötrofilleri, Boston Çocuk Hastanesi'ndeki Kan Bankası Laboratuvarı'ndan elde edilen atılmış beyaz kan hücresi filtrelerinden venöz kandan izole edildi. Kan bağışçıları tanımlanamayan bir kişiydi ve yaşayan bireylerle etkileşim veya tanımlanabilir kişisel bilgiler hakkında bilgi yoktu. Bu nedenle, bu çalışma HHS insan denekler yönetmeliği (45 CFR Bölüm 46) kapsamında insan denek araştırması olarak sınıflandırılmamıştır. Boston Çocuk Hastanesi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) protokolü onayladı.
1. Degradenin katmanlaşması
2. Eritrositlerin tortulasyonu (RBC'ler)
3. Kalan RBC'lerin lizisi
4. Nötrofil izolasyon kalitesinin belirlenmesi
Nötrofilleri arındırmak için yoğunluk gradyanı kullanırken, kan ve yoğunluk gradyan ortamı arasındaki arayüzün mümkün olduğunca keskin olması ve santrifüjlemeden sonra ayrı bir katman ayrımının kalması önemlidir (adım 1.4). RBC lizizini takiben, tampon bulanık değil açık kırmızı olmalıdır (adım 3.3). Hazırlık bulutluysa, ikinci bir liziz turu (adım 3) gerekebilir, ancak bu nötrofil sağkalımını etkileyebilir (Şekil 1). Lizizden sonra, trombosit kontaminasyonunu önemli ölçüde azalttığı için saflığa öncelik edildiğinde düşük hızlı santrifüjleme (200 × g)önerilir. Bununla birlikte, yüksek hızlı santrifüjleme (400 × g)saflık pahasına verimi arttırır (adım 3.4, Şekil 2). Nötrofil izolasyondan sonra, izolasyon saflığını değerlendirmek için floresan ile aktive edilmiş hücre sıralama kullanılabilir (adım 4.1) ve mikroskopi yerine seçilmelidir. Hücrelerin FSC/SSC dağılımı tek başına hücre izolasyon kalitesinin tahminini sağlasa da (Şekil 3A), spesifik hücre işaretleyicilerinin kullanımı tercih edilmelidir. Bu durumda, en yaygın kirletici hücre popülasyonları, özellikle granülositler üzerinde ifade edilen CD66b ile birlikte spesifik antikorlarla lekelenir. CD45 boyama lökositleri (CD45+) ve kırmızı kan hücrelerini ve trombositleri (CD45-) ayırt etmek için kullanılır.
Diğer kirleticiler lenfositler (CD3+ veya CD19+, Şekil 3F),monositler (CD14+, Şekil 3D)ve eozinofiller (CD193+, Şekil 3G)içerir. CD11b miyeloid soyunda ifade edilen bir integrindir; nötrofiller ve monositler CD11b+, lenfositler ise CD11b- (Şekil 3C). Nötrofil aktivasyonu aşağı akış deneylerini etkileyebileceğinden, CD62L ifadesi değerlendirilmelidir; nötrofiller CD62L olur- etkinleştirildikten sonra (adım 4.1). Peptit fMLP, CD62L dökülmesi için pozitif bir kontrol olarak kullanılabilir (Şekil 4). Test yapmadan önce nötrofillerin sağlığını değerlendirmek de önemlidir; nötrofillerin yarı ömrü nispeten kısadır ve aktivasyon bunu daha da kısaltabilir (adım 4.2). Standart bir Annexin V ve PI boyama, nötrofil kültürünün canlı/ölü durumu hakkında belirlenen zamanlarda bilgi verebilir (Şekil 5).
Şekil 1: Granülositlerin yoğunluk gradyan orta bazlı ayrımı. (A) Santrifüjlemeden önce ve (B) sonra. Kan ve yoğunluk gradyan orta katmanları arasındaki keskin arayüze dikkat edin. (C) B resuspended pelet tortulasyon (1:1) içinde 5% FBS / HBSS ve 3% Dextran-0.9% NaCl. (D) H 2 O. Kısaltmaları ile (C) üstnatantındaki artıkRBC'lerinlizizden sonra PMN pelet: PBMC = periferik kan mononükleer hücre; PMN = nötrofil; RBC = kırmızı kan hücresi; FBS = fetal sığır serumu; HBSS = Hank'in Dengeli Tuz Çözeltisi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: RBC lizisi trombosit kontaminasyonünü azalttıktan sonra daha düşük hızlarda dönme. H2O'ya sahip RBC'lerin lizizden sonra, hücreler 200 × g (A) veya 400 × g (B)olarak aşağı döndürüldü. Nötrofiller boyandı ve şekil 3'teaçıklandığı gibi, trombositleri etiketlemek için anti-CD41 ilavesiyle akış sitometri analizi yapıldı. Kısaltmalar: RBC = kırmızı kan hücresi; CD41 = farklılaşma kümesi 41; SSC-A = yan dağılım Alanı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Buffy coat'dan izole edilmiş nötrofillerin değerlendirilmesi. İzole nötrofiller standart bir protokole göre anti-CD66b, anti-CD11b, anti-CD14 ve anti-CD193 ile boyanmıştır. Tek hücreli (B) toplam hücrelerden (A) kapılıydı. (C) CD11b+ hücreler tek hücreden kapılıydı. (D) Nötrofilleri (CD66b+, CD14 düşük / - ) ve çok düşük bir monosit kontaminasyonını (CD66b-, CD14+, Q1) gösteren nokta grafiği. (E) CD66b- ve CD66b+ hücreler kapılıydı. (F) CD66b- hücreler lenfosit belirteçleri için pozitifti (CD3, CD19). (G) CD66b+ hücrelerde CD11b ve CD193'ün ifade, farklı nötrofil (CD66b+, CD11b+, CD193-) ve eozinofil (CD66b+, CD11b-, CD193+) popülasyonlarını gösterir. Burada gösterilen temsili sonuçta nötrofil saflığı ~%3.7 lenfosit ve ~%3.7 eozinofil kontaminasyon ile ~%93'tür. (H) Saflaştırmadan sonra nötrofil saflığının nicelemesi. Veriler 5 bireysel denemeden derlenir ve SD. Kısaltmaları± ortalama olarak sunulur: CD = farklılaşma kümesi; SSC-A = SSC-A = yan dağılım alanı; FSC-A = ileri dağılım alanı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Degrade saflaştırma CD62L dökülmesine neden olmadı. (A-B) Kontrol (A) veya fMLP uyarılmış nötrofiller (B) (37 ° C'de 15 dakika boyunca 1 mM fMLP) nötrofil belirteçleri ve CD62L ile boyandı. (C) FMLP ile tedavi edilen hücrelerde CD62L dökülme ve nötrofil aktivasyonunu gösteren floresan ortalama cd62L yoğunluğu azalır. Kısaltmalar: CD26L = L-selectin; fMLP = N-Formylmethionyl-lökil-fenilalanin; SSC-A = SSC-A = yan dağılım alanı; FSC-A = ileri dağılım alanı; PE = fitoerythrin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Yoğunluk gradyan veya nötrofil izolasyon kiti ile saflaştırılmış nötrofillerin spontan ölümü. Nötrofiller yoğunluk gradyanı (A ve B) veya ticari mikrobeadlar (C ve D) ile saflaştırılmış ve RPMI-% 10 FCS'de 0 saat (A ve C) veya 24 saat (B ve D) kültürlenmiştir. Hücreler standart bir protokolden sonra ilgili zaman noktalarında Annexin V ve PI kullanılarak lekelendi. (E) Saflaştırılmış nötrofil spontan ölümün nicelleştirilmesi. n=5, ortalama ± SD. Kısaltmaları: SSC-A = SSC-A = yan dağılım Alanı; FSC-A = ileri dağılım alanı; PI = propidium iyodür; FCS = fetal baldır serumu; FITC = floresan izotiyosiyanat; AV5 = Annexin V. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Kısa yaşam süresi, terminal farklılaşma durumu ve nötrofillerin litik içeriği nedeniyle, bu hücreleri incelemek her zaman bir zorluk olmuştur. Fare modellerini veya hasta kohortlarından hücreleri kullanmanın yanı sıra, hücre çizgileri nötrofil biyolojisini incelemeye yardımcı olmak için yararlı araçlardır16. Bununla birlikte, nötrofil benzeri hücre çizgileri nötrofil biyolojisinin tüm yönlerini tamamen tekrarlayamaz ve bu hücrelerin incelenmesinde ekstra bir zorluk katmanı ekler. En sık kullanılan in vitro model, dimetilsüllfoksit veya retinoik asit 17,18 ile tedavi edilerek nötrofil benzeri hücrelere ayırt edilebilenHL-60hücre hattıdır. Bu hücreler göç ve solunum patlaması çalışmalarında yararlı olsa da, nötrofillerin mikrobiyosidal aktivitesini incelemek için uygun değildir. Diğer hücre hatları vardır (PLB-98, NB4) ve ayrıca19sınırlamaları kümesiyle de ilişkilidir.
Fare hastalığı modelleri ve hücre hatları ile yapılan birincil insan nötrofil gözlemleri ile doğrulamak çok önemlidir. Nötrofiller verimli bir şekilde kriyopreziserv edilemez ve bu nedenle genellikle donörlerden elde edilen ve hemen işlenen tam kan veya buffy katlardan taze olarak izole edilir. İzole edildikten sonra, hücreler nötrofil granüllerinde bulunan oksidasyon, sitoplazmik kaspazlar ve proteazlar tarafından düzenlenen karmaşık bir spontan ölüm formuna maruzlenmeye başlar20,21. Yanlış izolasyon yöntemleri veya teknikleri nötrofillerin aktivasyonuna yol açabilir, sadece hücre yıkımını hızlandırabilir. Donörlerden saf ve yüksek kaliteli nötrofil elde etmek için güvenilir ve tutarlı bir yönteme sahip olmak zorunludur.
İnsan nötrofil izolasyonu10,22. Esas olarak bazı paylaşılan stratejilerle iki kategoriye ayrılırlar. İlk kategori antikor bazlıdır, pozitif veya negatif seçim yoluyladır. Pozitif seçim nötrofilleri doğrudan etiketler, bu nedenle son derece saf bir hücre popülasyonu sağlar, ancak aynı zamanda hızlı hücre aktivasyonuna, hücre ölümüne ve nötrofillerin istenmeyen etiketlenmesine yol açar23. Negatif seçim, hücreleri etiketsiz bırakıp çok saf bir popülasyon vermesine rağmen, kesin mekanizma bilinmemekle birlikte nötrofil ölümünü hızlandırmıştır(Şekil 5). Olumlu veya olumsuz seçimden sonra gen veya protein ekspresyonlarının da değiştirilip değiştirilmediğinin daha fazla araştırılması gerekir. Ayrıca, diğer hücre türlerini tükenmek için gereken antikor miktarı nedeniyle, bu yöntemler büyük miktarlarda nötrofil çıkaramaz. Bununla birlikte, antikor bazlı tahliller hala kısa süreli kültür ve daha küçük ölçekte deneyler için kullanılabilir ve gen ve protein ekspresyon çalışmaları gibi çok yüksek hücre saflığı gerektiren deneyler için tercih edilen yöntemlerdir.
İkinci yalıtım yöntemi gradyan ve yoğunluk tabanlıdır. Genellikle Percoll, Ficoll-Paque veya diğer polisakkarit/polivinylpyrrolidone bileşenlerini içerir ve farklı kan hücrelerini hücre yoğunluğuna göre ayırmak için santrifüjleme kuvveti kullanır. Bu yöntemler genellikle kırmızı kan hücrelerinin dekstran ile tortulaşması ile tamamlanır. Bu yöntemler daha büyük başlangıç malzemesi ölçeklerini işleyebilir ve yüksek saflık da elde edebilir. Yoğunluğa dayalı izolasyonun bir uyarısı, diğer çok daha az bol granülositlerin (çoğunlukla eozinofiller) nötrofillerden verimsiz ayrılmasıdır ve bu nedenle, küçük hücre kontaminasyonunun varlığı bile nötrofil yanıtını etkileyebileceğinden, sunulan protokolün büyüksınırlamasıdır 24.
Burada sunulan, önceki yöntemleri rafine ederek degrade yalıtımı esas alınarak özetlenmiş biryöntemdir 10,22. Nötrofil spesifikliklerinin mevcut hafife alınmamasını kullanarak, sınırlı kalıntı trombosit ve RBC'lere sahip saf insan nötrofillerini güvenilir bir şekilde izole ederek nötrofil aktivasyonunu ve hızlandırılmış ölümü önlüyoruz. En önemli adım, keskin bir arayüz elde etmek için kanın altına yoğunluk gradyan ortamını ekleyerek çok daha etkili bir şekilde elde edilen gradyanın katmanlaşmasıdır. Santrifüjlemeden sonra PBMC halkasının ve gradyanın hızlı bir şekilde incelenmesi olası kirlenme, aktivasyon ve düşük verimleri ortaya çıkarabilir. Lökerez membran veya buffy coat ile çalışırken, aşırı hücre yoğunluğu hücre toplanmasına yol açacağından, safsızlıklara ve hücre aktivasyonuna yol açacağından kanın seyreltilmesi önemlidir.
Bu protokol hücre tazeliğini sağlamak için 2 saat içinde tamamlanmalıdır ve bu çözeltilere maruz kalma nötrofilleri değiştirebileceği için yoğunluk gradyan ortamı, dektran ve liziz içeren adımlar hemen yapılmalıdır. Bu protokol ile, nötrofillerin beklenen verimi en az ~ 10 milyon / 10 mL tam kan ve en az ~ 60 milyon / 10 mL buffy kattır. İzolasyon kalitesinin değerlendirilmesi şu şekilde yapılmalıdır: aktif nötrofiller% 10'dan az, lenfosit kontaminasyonu% 5'ten düşük, minimal eozinofil (aynı yan dağılım ama daha düşük ileri saçılma popülasyonu) ve hücre canlılığı% 90'ın üzerinde olmalıdır. Daha düşük saflık, yoğunluk gradyan ortamının yanlış katmanlaşmasından veya depolanmasının veya başlangıç kan ürününün kalitesi ve tazeliğinin neden olabileceği sonucuna varabilir.
Yazarlar, araştırmanın herhangi bir çıkar çatışması olmaması durumunda yapıldığını beyanlar.
Bu Proje P01HL095489 tarafından desteklendi. A.Y.H, T32HL066987 tarafından desteklendi.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3% Acetic Acid with Methylene Blue | Stemcell technologies | #07060 | |
Attune NxT | invitrogen | A24858 | FACS analyzer |
Cd11b-PE | biolegend | 301305 | |
CD14-BV421 | biolegend | 367144 | |
CD193-BV605 | biolegend | 310716 | |
CD19-PerCP | biolegend | 302228 | |
CD3-PerCP | biolegend | 300326 | |
CD41-APC | biolegend | 303710 | |
Cd45-APC | biolegend | 103111 | |
CD62L-PE | biolegend | 304802 | |
CD66b-FITC | biolegend | 305103 | |
Centrifuge 5810R | Eppendorf | 22625101 | Centrifuge |
Dextran | Fisher | BP1580 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | R&D systems | S11150H | complement inactivation of FBS is recommended |
FITC Annexin V Apoptosis Detection Kit I | BD | 556547 | |
Hanks balanced salt solution (-CaCl2), (-MgCl2) (-MgSO4) | Gibco | 14175-095 | HBSS without Ca2+/Mg2+ is advised as they have been shown to lead to neutrohpil activation |
Lymphoprep | Stemcell technologies | #07801 | density gradient medium |
MACSxpress Whole Blood Neutrophil Isolation Kit, human | Miltenyi | 130-104-434 | |
RPMI-1640 | Gibco | 11875093 | |
Sodium chloride | sigma | 71376 | |
Trypan Blue Solution, 0.4% | Thermofisher | 15250061 | |
ultrapure water | KD medical | RGF-3410 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır