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Method Article
Aquí, presentamos un protocolo para desarrollar y caracterizar células dendríticas tolerogénicas (TolDCs) y evaluar su utilidad de la inmunoterapia.
El sistema inmune funciona manteniendo un equilibrio ajustado entre la coordinación de las respuestas contra antígenos extraños y mantener un estado insensible contra antígenos del uno mismo, así como los antígenos derivados de microorganismos comensales. La interrupción de esta homeostasis inmune puede conducir a la inflamación crónica y al desarrollo de autoinmunidad. Las células dendríticas (DCs) son las células presentadoras de antígeno profesionales del sistema inmune innato implicado en la activación de las células Naive T para iniciar la respuesta inmune contra antígenos extraños. Sin embargo, el DCs se pueden distinguir también en TolDCs que actúan para mantener y promover la tolerancia de la célula de T y para suprimir células efectoras contribuyendo con el desarrollo de cualquier condiciones de inflamación crónica o autoinmune. El reciente avance en nuestra comprensión de TolDCs sugiere que se puede conseguir tolerancia DC modulando sus condiciones de diferenciación. Este fenómeno ha conducido a un enorme crecimiento en el desarrollo de terapias TolDC para numerosos trastornos del sistema inmune causadas por romper en tolerancia inmunológica. Exitos estudios en modelos murinos de autoinmunidad preclínicos más han validado la utilidad inmunoterapéutico de TolDCs en el tratamiento de los trastornos autoinmunitarios. Hoy en día, TolDCs se han convertido en una herramienta prometedora de la inmunoterapia en la clínica para reintegro de tolerancia inmunológica en varios desordenes inmunes apuntando las respuestas autoinmunes patógenas dejando inmunidad protectora intacta. Aunque una variedad de estrategias ha sido propuesta por varios laboratorios para inducir TolDCs, no hay consistencia en la caracterización del fenotipo celular y funcional de estas células. Este protocolo proporciona a una guía paso a paso para el desarrollo de la médula ósea DCs en grandes números, un método único utilizado para diferenciarlos en TolDCs con un triterpenoide sintético 2-cyano-3,12-dioxooleana-1,9-dien-28-oic difluoro-propil-amida del ácido (CDDO-DFPA) y las técnicas utilizadas para confirmar su fenotipo, incluyendo análisis de firmas moleculares esenciales de TolDCs. Por último, os mostramos un método para evaluar la función de TolDC por prueba su respuesta inmunosupresora en vitro e in vivo en un modelo preclínico de la esclerosis múltiple.
Las células dendríticas (DCs) son una parte integral del sistema inmune innato y primero fueron descubiertas y caracterizadas por Ralph Steinman y Zanvil Cohn en 1973 como el principal antígeno profesional que presenta las células1. DCs han demostrado jugar un papel importante en la activación inmune por presentar antígenos procesados a las células T y las células B por medio de complejos de histocompatibilidad (MHC) en órganos linfoides secundarios para vincular los sistemas inmunitarios innato y adaptativo2. En el sistema inmune mamífero, hay al menos dos categorías de DCs que se han descrito como mieloide DCs plasmacytoid DCs (PDC)3. DCs mieloides, también conocidas como DCs convencionales (CDC), se caracterizan por la expresión de CD11c y puede ser distinguido como inmaduros DCs (iDCs) in vitro de células progenitoras de médula ósea o de monocitos de sangre periférica utilizando factor del granulocyte-macrófago-estimulante de colonias (GM-CSF) e IL-4 en murinas y humanas especies, respectivamente4.
Señales de activación de 'peligro', tales como patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) o patrones moleculares asociados a daño (húmedo), conducirá CDI maduración hacia DCs inmunogénicas como DCs madurados (mDCs) vía atar varios receptores de reconocimiento de patrón la superficie DC5. Inmunogénicas DCs más prime ingenuo T proliferación y diferenciación celular a través de la regulación al alza de MHCII2ligandos coestimuladoras (CD80, CD86 y CD40)6, citocinas y otros mediadores solubles7. Una cascada de producción pro-inflamatoria del mediador de DCs inmunogénica es esencial para la diferenciación de células T mediada por citocinas. Por ejemplo, IFN-γ y la IL-12 son necesarios para la diferenciación de Th18 e IL-1, IL-6 e IL-23 son críticos para ingenuos polarización de la célula de T hacia Th17 células9. Aunque DCs madurados reaccionan ante antígenos extraños, activación incontrolada de la DC por los antígenos del uno mismo puede hacer ablación de la tolerancia y fomentar el desarrollo de enfermedades autoinmunes mediante la generación de células autorreactivas T cuya activación conduce a la destrucción del tejido10 .
Los informes recientes han proporcionado evidencia clara de la plasticidad de la DC, ejemplificado por su capacidad para interactuar con diferentes señales dentro de su microambiente del tejido y diferenciar en subgrupos distintos efector supresor DC. Los mediadores antiinflamatorios, tales como IL-1011, TGF-β12y13 de la HO-1 han demostrado jugar un papel importante en la supresión inmune induciendo tolerogénicas DCs (TolDCs). Estos TolDCs adquirir funciones reguladoras y suprimir la proliferación de la célula de T14. Además, la falta de estimulación conjunta por DCs y la producción de mediadores antiinflamatorios de TolDCs contribuyen a la inducción de células T reguladoras (Tregs) y también inhibe Th1 y Th17 diferenciación y expansión15. En más allá de dos décadas, se ha reportado el potencial terapéutico de TolDCs por varios investigadores. En estos estudios, la administración del ex-vivo genera síntomas patológicos TolDCs mejorada no sólo en diversos modelos preclínicos de enfermedades autoinmunes16 pero también condujo al desarrollo de tolerancia inmunológica en pacientes17 ,18. Curiosamente, hoy en día la terapia de TolDCs ha sido considerada como un enfoque alternativo o complementario para enfermedades autoinmunes en varios ensayos clínicos, incluyendo tipo 1 diabetes mellitus19-artritis reumatoide20, 21, esclerosis múltiple (EM)22,23,24y enfermedad25 de Crohn.
Hay una variedad de protocolos que han sido empleados para el desarrollo de TolDCs y varios laboratorios han informado de métodos para la generación y caracterización fenotípica de TolDCs. Estos métodos pueden utilizarse para generar reproducible TolDCs en vitro de progenitores hematopoyéticos y mantener estable en un tolerogénicas estado en vivo26,27,28,29. El CDI se puede convertir en TolDCs por la exposición a diversos agentes farmacológicos inmunomoduladores o citoquinas antiinflamatorias. Por ejemplo, la vitamina D3 es un conocido agente farmacológico conocido para aumentar la producción de IL-10 y suprimir la secreción de IL-12 de DCs y así potenciar su función inmunosupresora30. Por otra parte, cuando DCs están expuestos a estímulos inflamatorios potentes, como los lipopolisacáridos (LPS), varios agentes farmacológicos tales como dexametasona31, rapamicina32y33 de los corticosteroides han demostrado para inducir la Fenotipo TolDC reduciendo la expresión de superficie de DC de CD40, CD80, CD86 y MHCII34. IL-10 y TGF-β son las citocinas antiinflamatorias más estudiado para inducir tolerancia de DC35 y la exposición concomitante a cada una de estas citoquinas se han demostrado para inducir un fenotipo tolerogénicas en DCs36.
Desde el tolerogénicas que DC se define por características funcionales en lugar de marcadores fenotípicos, hay una gran necesidad de desarrollar un método consistente para celular y caracterización funcional de TolDCs. Por otra parte, un protocolo riguroso y consistente debe establecerse para la constante evaluación y caracterización del fenotipo DC tolerogénicas sea eficaz y reproducible comparar la capacidad de nuevos agentes para inducir el fenotipo de TolDC en el laboratorio. Aquí proporcionamos un protocolo detallado con métodos paso a paso para aislar CDI de progenitores hematopoyéticos de ratones y posteriormente analizar la eficacia de nuevos agentes bajo evaluación de su capacidad para convertir CDI TolDCs, proporcionando una sólida caracterización fenotípica y funcional de TolDCs in vitro e in vivo. Esta descripción incluye un elaborado método para caracterizar la TolDCs por sus ligandos de superficie, perfil del cytokine y funciones inmunosupresoras en vitro. También ofrecemos un ejemplo de un método para explorar la posible aplicación terapéutica de estas TolDCs en un modelo preclínico de la EM, la encefalomielitis autoinmune experimental (EAE). Este protocolo establecido ayudará a los investigadores a evaluar la capacidad de nuevos agentes para promover la inducción de TolDCs y facilitará el esfuerzo por ampliar el alcance del desarrollo terapéutico TolDC.
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Todos los estudios se realizaron en cumplimiento de procedimientos aprobados por del caso Western Reserve University School of Medicine institucional Animal cuidado y uso.
1. preparación de células dendríticas derivadas de la médula ósea (BMDCs)
2. caracterizar el perfil de proteína y gen TolDC
3. evaluar la función de TolDCs In Vitro e In Vivo
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La diferenciación y selección de BMDCs:
Las células progenitoras de médula ósea fueron cultivadas en Medio RPMI completo en presencia de GM-CSF e IL-4 se diferencian en CDI por 7 días (figura 1A). El día 1, las células eran de tamaño pequeñas y demostraron morfología esférica. Lavado con PBS antes de la sustitución de medio fresco en 3 días ayudó a las células a clus...
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Este papel describe un protocolo eficiente que puede utilizarse para reproducible en generar CDI y posteriormente diferenciarlas en TolDCs, y proponemos que esto se puede aplicar para evaluar la capacidad de los nuevos agentes diana molecular para inducir a la TolDC fenotipo. Como se describe en este informe, hemos seguido una secuencia en la que Analizábamos primero TolDC expresión de ligandos de superficie por citometría de flujo, seguido de una evaluación del perfil de citoquina de CC medida por qRT-PCR y ELISA. F...
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Ninguno
Agradecemos a productos farmacéuticos Jalale para proporcionar CDDO-DFPA. También reconocemos el apoyo de la Jane y Lee Seidman Cátedra de innovación de cáncer pediátrico (John Letterio). Este trabajo fue financiado por el Departamento de defensa [W81XWH-12-1-0452]; la iniciativa de investigación de cáncer en adultos, Angie Fowler adolescentes y jóvenes, en el caso centro integral del cáncer; y el premio académico graduado de Callahan Hsi-Ju Wei de F.J. Callahan Fundación.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
CDDO-DFPA (RTA-408) | Reata Pharmaceuticals | in house synthesis | Cell culture |
Mouse GM-CSF | Peprotech Inc. | 315-03 | BMDC differentiation |
Mouse IL-4 | Peprotech Inc. | 214-14 | BMDC differentiation |
Lipopolysaccharides (LPS) | Sigma Aldrich Inc. | L2880 | Cell culture |
β-mercaptoethanol | Sigma Aldrich Inc. | 516732 | Cell culture |
Pertussis toxin (PTX) | R&D systems | 3097 | EAE induction |
MOG (35–55) peptide | 21stCentury Biochemicals | in house synthesis | EAE induction |
Trypan blue | Gibco, Life Technologies | 15250-061 | Cell culture |
RPMI-1640 plus L-glutamine | ThermoFisher Scientific | 11875-093 | Cell culture |
Non-essential amino acid (100X) | ThermoFisher Scientific | 11140050 | Cell culture |
HEPES | ThermoFisher Scientific | 15630080 | Cell culture |
penicillin/streptomycin | ThermoFisher Scientific | 15140122 | Cell culture |
40 μm cell strainer | Corning | 352340 | Cell isolation |
PE-conjugated CD80 | BD Biosciences | 557227 | Flow cytometry |
PE-conjugated CD86 | BD Biosciences | 555665 | Flow cytometry |
PE-conjugated PD-L1 | BioLegend | 124307 | Flow cytometry |
APC-conjugated MHCII | Miltenyi Biotec Inc. | 130-112-388 | Flow cytometry |
APC-conjugated CD11c | BD Biosciences | 340544 | Flow cytometry |
Isotype matched PE | Miltenyi Biotec Inc. | 130-091-835 | Flow cytometry |
Isotype matched APC | Miltenyi Biotec Inc. | 130-091-836 | Flow cytometry |
CFSE | BioLegend | 423801 | T cell proliferation assay |
Pan dendritic cell isolation kit | Miltenyi Biotec Inc. | 130-100-875 | T cell proliferation assay |
FcR Blocking Reagent | Miltenyi Biotec Inc. | 130-100-875 | T cell proliferation assay |
Pan Dendritic Cell Biotin-Antibody Cocktail | Miltenyi Biotec Inc. | 130-100-875 | T cell proliferation assay |
Anti-Biotin MicroBeads | Miltenyi Biotec Inc. | 130-100-875 | T cell proliferation assay |
CD4+ T cell isolation kit | Miltenyi Biotec Inc. | 130-104-454 | T cell proliferation assay |
CD4+ T cell Biotin-Antibody Cocktail | Miltenyi Biotec Inc. | 130-104-454 | T cell proliferation assay |
Anti-Biotin MicroBeads | Miltenyi Biotec Inc. | 130-104-454 | T cell proliferation assay |
ACK lysing buffer | ThermoFisher Scientific | A1049201 | BMDC differentiation |
1 ml syringe | BD Biosciences | 309626 | T cell proliferation assay |
3 ml syringe | BD Biosciences | 309588 | BMDC differentiation |
25G needle | BD Biosciences | 309626 | T cell proliferation assay |
23G needle | BD Biosciences | 309588 | BMDC differentiation |
BSA | Sigma Aldrich Inc. | A2058 | T cell proliferation assay |
EDTA | ThermoFisher Scientific | 15575020 | T cell proliferation assay |
LS Column | Miltenyi Biotec Inc. | 130-042-401 | T cell proliferation assay |
Pre-Separation Filter | Miltenyi Biotec Inc. | 130-095-823 | T cell proliferation assay |
collagenase D | Sigma Aldrich Inc. | 11088858001 | T cell proliferation assay |
HBSS | ThermoFisher Scientific | 14025076 | T cell proliferation assay |
ovalbumin (OVA) peptide 323–329 | Sigma Aldrich Inc. | O1641 | T cell proliferation assay |
Mouse IFN-γ TaqMan probe | ThermoFisher Scientific | Mm01168134_m1 | qRT-PCR |
Mouse IL-12a TaqMan probe | ThermoFisher Scientific | Mm00434165 | qRT-PCR |
Mouse IL-12 p70 DuoSet ELISA | R&D systems | DY419-05 | ELISA |
Mouse EDN-1 ELISA | RayBiotech | ELM-EDN1-1 | ELISA |
TNF-α TaqMan probe | ThermoFisher Scientific | Mm00443258 | qRT-PCR |
Mouse TNF-α Quantikine ELISA Kit | R&D systems | MTA00B | ELISA |
IL-6 TaqMan probe | ThermoFisher Scientific | Mm00446190 | qRT-PCR |
Mouse IL-6 Quantikine ELISA Kit | R&D systems | M6000B | ELISA |
IL-23a TaqMan probe | ThermoFisher Scientific | Mm01160011 | qRT-PCR |
Mouse IL-23 DuoSet ELISA | R&D systems | DY1887-05 | ELISA |
IL-4 TaqMan probe | ThermoFisher Scientific | Mm99999154_m1 | qRT-PCR |
IL-10 TaqMan probe | ThermoFisher Scientific | Mm01288386_m1 | qRT-PCR |
TGF-β TaqMan probe | ThermoFisher Scientific | Mm01178820_m1 | qRT-PCR |
Anti-Heme Oxygenase 1 antibody | Abcam | ab13248 | Western blotting |
Anti-β-actin antibody | Abcam | ab8226 | Western blotting |
CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System | Bio-Rad Inc. | qRT-PCR | |
BD FACSCalibur Cell Analyzer | BD Biosciences | Flow cytometry |
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