Ingénierie de cellules microgliales induites par le sang humain pour la recherche sur le cerveau à traduction inverse

Résumé

Cette étude définit une nouvelle approche pour l’établissement de cellules microgliales (iMG) dérivées de monocytes humains qui permettent l’évaluation indirecte de l’inflammation cérébrale. Il s’agit d’un modèle cellulaire qui pourrait être bénéfique pour la recherche axée sur l’inflammation potentielle du cerveau et les troubles neuropsychiatriques associés.

Résumé

Des recherches récentes utilisant des modèles animaux ont mis en évidence l’importance de la microglie en tant que modulateurs immunologiques cruciaux dans diverses maladies neuropsychiatriques et physiques. L’analyse cérébrale post-mortem et l’imagerie par tomographie par émission de positrons sont des méthodes de recherche représentatives qui évaluent l’activation microgliale chez les patients humains. Les résultats ont révélé l’activation de la microglie dans le cerveau de patients présentant divers troubles neuropsychiatriques et des douleurs chroniques. Néanmoins, la technique susmentionnée ne fait que faciliter l’évaluation d’aspects limités de l’activation microgliale.

Au lieu de la biopsie cérébrale et de la technique des cellules souches pluripotentes induites, nous avons initialement conçu une technique pour générer des cellules de type microglie (iMG) directement induites à partir de monocytes de sang périphérique humain fraîchement dérivés en les complétant avec du facteur de stimulation des colonies de granulocytes-macrophages et de l’interleukine 34 pendant 2 semaines. Ces cellules iMG peuvent être utilisées pour effectuer des analyses morphologiques et moléculaires dynamiques concernant la capacité phagocytaire et les libérations de cytokines suite à une stimulation du stress au niveau cellulaire. Récemment, une analyse complète du transcriptome a été utilisée pour vérifier la similitude entre les cellules iMG humaines et la microglie primaire du cerveau.

Les cellules iMG dérivées de patients peuvent servir de marqueurs de substitution clés pour prédire l’activation microgliale dans le cerveau humain et ont contribué à dévoiler une physiopathologie dynamique de la microglie jusqu’alors inconnue chez les patients atteints de la maladie de Nasu-Hakola, de la fibromyalgie, du trouble bipolaire et de la maladie de Moyamoya. Par conséquent, la technique basée sur l’iMG constitue un outil précieux de traduction inverse et fournit de nouvelles perspectives pour élucider la dynamique de la physiopathologie moléculaire de la microglie dans diverses maladies mentales et physiques.

Introduction

Au cours des dernières années, il a été suggéré que l’inflammation cérébrale joue un rôle central dans la physiopathologie de divers troubles cérébraux et neuropsychiatriques ; les microglies ont été mises en évidence comme des cellules immunomodulatrices clés par l’analyse cérébrale post-mortem humaine et les techniques de bio-imagerie basées sur la tomographie par émission de positons (TEP) 1,2,3,4. Les analyses post-mortem du cerveau et de l’imagerie TEP révèlent des résultats significatifs ; Néanmoins, ces approches sont inefficaces en t....

Protocole

Le protocole d’étude a été approuvé par le Comité d’éthique de l’Université de Kyushu et était conforme à toutes les dispositions de la Déclaration d’Helsinki. Tous les participants, y compris les volontaires en bonne santé et les patients, ont obtenu le consentement éclairé de tous les participants, pour analyser leur sang et publier leurs données. Les matériaux et les équipements sont répertoriés dans le tableau des matériaux, et les compositions des solutions sont détaillées dans le tableau 1.

1. Préparation des milieux et des tampons pour les expériences

1. Préparez le milieu d’i....

Discussion

Les techniques analytiques utilisant des cellules iMG peuvent constituer de puissants outils de recherche translationnelle inverse ^5,6. Pour générer des quantités suffisantes de cellules iMG humaines, les expérimentateurs doivent concevoir leurs études en tenant compte de certains problèmes. Les échantillons de sang provenant d’êtres humains sont extrêmement sensibles ; Par conséquent, les échantillons obtenus nécessitent un traitement rapide et une.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.1% Triton X-100	Sigma-Aldrich	30-5140-5
4% paraformaldehyde	Nacalai Tesque	09154-14
Antibiotic-Antimycotic (100x)	gibco	15240-062	described as "antibiotic-antimycotic solution"
autoMACS Rinsing Solution	Miltenyi Biotec	130-091-222	described as "basic buffer solution" and used for "isolation buffer"
CD11b MicroBeads	Miltenyi Biotec	130–049-601
DAPI solution	DOJINDO	28718-90-3
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline	Nacalai Tesque	14249-24	described as "PBS (−)"
Fetal Bovine Serum	biowest	S1760-500
Histopaque-1077	Sigma-Aldrich	10771	described as "density gradient medium"
Human FcR Blocking Reagent	Miltenyi Biotec	130–059-901
Leucosep	Greiner Bio-One	227290	described as "density gradient centrifugation tube"
MACS LS columns	Miltenyi Biotec	130-042-401	described as "magnetic column"
MACS BSA Stock Solution	Miltenyi Biotec	130-091-376	described as "bovine serum albumin (BSA) stock solution"
MACS MultiStand	Miltenyi Biotec	130-042-303	described as "magnetic stand"
Penicillin-Streptomycin	Nacalai Tesque	26253–84
ProLong Gold Antifade Mountant	Invitrogen	P10144	described as "mounting media"
recombinant human GM-CSF	R&D Systems	215-GM
recombinant human IL-34	R&D Systems	5265-IL
RPMI 1640 Medium + GlutaMAX Supplement (pre-supplemented medium)	Thermo Fisher Scientific	61870036	described as "basal induction medium"
RPMI-1640	Nacalai Tesque	30264-56
Antibodies
anti-P2RY12 antibody	Sigma-Aldrich	HPA014518	primary antibody, rabbit, 1:100
anti-TMEM119 antibody	Sigma-Aldrich	HPA051870	primary antibody, rabbit, 1:100
Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 568	invitrogen	A-11011	secondary antibody, rabbit, 1:1000