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Method Article
Abbiamo sviluppato miglioramenti e metodi aggiornati per l'attuale test monocita-monostrato (MMA), in cui i macrofagi vengono utilizzati per aiutare a prevedere meglio la rilevanza clinica degli alloanticorpi dei globuli rossi nella medicina trasfusionale e nell'immunologia. Questo test è chiamato test dei monociti-macrofagi (M-MA).
Derivati dai monociti nel midollo osseo, i macrofagi sono grandi cellule immunitarie innate che svolgono un ruolo importante nell'eliminazione delle cellule morte, dei detriti, delle cellule tumorali e dei patogeni estranei. La capacità fagocitaria dei monociti rispetto ai macrofagi è un concetto che non è ben compreso. Qui, miriamo a esaminare una differenza nella fagocitosi dei monociti rispetto ai macrofagi, in particolare dei macrofagi M1/M2, rispetto a vari globuli rossi opsonizzati utilizzando una versione modificata e aggiornata del test monostrato dei monociti (MMA). Le cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) sono state isolate dai buffy coat del donatore. Utilizzando monociti purificati, i macrofagi M1 infiammatori e M2 antinfiammatori sono stati prodotti mediante coltura e polarizzazione in vitro . Le cellule M1/M2 sono state raccolte e utilizzate in un test simile all'MMA, che chiamiamo M-MA, per decifrare la fagocitosi clinicamente significativa di vari anticorpi dei globuli rossi. Un indice fagocitario (PI) > 5 è stato ritenuto clinicamente significativo per la fagocitosi con l'uso di monociti. Un indice fagocitario (PI) > 12 è stato ritenuto clinicamente significativo per la fagocitosi con l'uso di macrofagi M1/M2. I macrofagi M2 dimostrano una maggiore capacità di fagocitare i globuli rossi opsonizzati rispetto ai monociti e agli M1. Lo stesso anticorpo debole (anti-S) produce una fagocitosi significativa con solo macrofagi M2 (PI=43) ma non M1 (PI=2) o monociti (PI=0), e questo è stato dimostrato ripetutamente utilizzando vari anticorpi. L'uso di macrofagi M2 al posto dei monociti può consentire risultati più accurati poiché queste cellule sono più fagocitiche, offrendo ulteriore rilevanza clinica al test. Ulteriori studi con diversi anticorpi contro i globuli rossi, inclusa la convalida del test dei monociti-macrofagi (M-MA) con anticorpi di significato clinico noto, potrebbero dimostrare che l'M-MA è più utile per aiutare a prevedere gli alloanticorpi dei globuli rossi clinicamente significativi e le reazioni trasfusionali. Questo metodo farà progredire il campo della medicina trasfusionale e dell'immunologia.
La previsione delle reazioni trasfusionali rimane una sfida significativa nel campo della medicina trasfusionale. Negli ultimi 4 decenni, il test monocita-monostrato (MMA), introdotto da Tong e Branch 1,2, è stato un prezioso test cellulare in vitro per prevedere l'esito clinico dell'emolisi nei pazienti con trasfusione di sangue1. In effetti, questo test è stato determinante per distinguere tra anticorpi dei globuli rossi (RBC) clinicamente significativi e insignificanti2. Sebbene i monociti siano stati tradizionalmente i leucociti standard utilizzati in questo test, la nostra ricerca mira a esplorare i potenziali benefici dell'utilizzo di macrofagi derivati dai monociti come alternativa. Queste cellule possono migliorare la capacità dei saggi di valutare la rilevanza clinica degli alloanticorpi dei globuli rossi.
Nell'MMA storico, i monociti, che sono i precursori dei macrofagi, le cellule immunitarie responsabili della clearance e della distruzione dei globuli rossi durante una reazione trasfusionale avversa, vengono introdotti in un test in vitro insieme ai globuli rossi e agli anticorpi 1,2,3,4,5,6,7. La fagocitosi viene quindi valutata visivamente contando i globuli rossi fagocitati all'interno dei monociti. Un indice fagocitario (PI) di < 5 globuli rossi fagocitati per 100 monociti contati indica che il paziente è a ridotto rischio di manifestare una reazione trasfusionale avversa e che l'anticorpo è considerato clinicamente insignificante 4,5,6,7. Esperimenti preliminari dimostrano che l'uso di monociti derivati dal sangue periferico potrebbe non essere l'ideale per determinare il significato clinico, in quanto hanno una capacità fagocitaria inferiore rispetto ai monociti attivati e ad alcuni macrofagi.
I monociti sono un sottoinsieme di cellule presenti nel sangue, nella milza e nel midollo osseo e rappresentano il 10% del totale dei leucociti nell'uomo8. Queste cellule in genere circolano per 1-2 giorni prima di essere reclutate da diversi tessuti, dove vanno a differenziarsi in macrofagi8. Questo accade tipicamente durante l'emopoiesi, in cui il midollo osseo produce monociti che vengono rilasciati in circolo per diventare macrofagi tissutali che risiedono nella milza e nel fegato2. Conosciuti come la prima linea di difesa contro i patogeni estranei, i macrofagi sono grandi cellule mononucleate fagocitiche che svolgono un ruolo nell'immunità adattativa e innata9. Tra i ruoli intricati e complessi del sistema immunitario, la comprensione e la caratterizzazione dei fenotipi dei macrofagi rappresenta una sfida formidabile che deve ancora essere pienamente compresa. Negli ultimi due decenni, la nozione di polarizzazione dei macrofagi ha ottenuto un crescente riconoscimento, con studi recenti che impiegano l'uso del sequenziamento dell'RNA a singola cellula per discernere lo spettro in cui esistono questi macrofagi.
I macrofagi M1 e M1-like classicamente attivati insorgono in ambienti infiammatori dominati da recettori Toll-like (TLR)10. Queste cellule possono essere coinvolte nelle malattie autoimmuni e nell'arteriosclerosi e presentano marcatori di superficie come MHC-II, CD80 e CD8611,12. I macrofagi antinfiammatori M2 e M2-like si trovano in ambienti dominati da risposte Th2, mancanza di espressione di CD80 e marcatori di superficie come CD209 e CD20611,12. I macrofagi M1/M2 possono essere coltivati in vitro da cellule mononucleate del sangue periferico, con lipopolisaccaridi (LPS) e citochine come GM-CSF e IFNγ (M1) e M-CSF e IL-4 (M2) che ne stimolano la polarizzazione10,12.
Questo manoscritto e gli studi associati mirano a dimostrare che i macrofagi M2 mostrano una maggiore sensibilità alla fagocitosi rispetto ai macrofagi M1 e ai monociti. Lo studio dell'attività fagocitaria dei macrofagi M1/M2 rispetto ai monociti nel contesto degli alloanticorpi dei globuli rossi e della medicina trasfusionale è un'area che deve ancora essere esplorata. Qui, descriviamo l'attuale lavoro in corso per la generazione di macrofagi M1/M2 e confrontiamo il classico saggio monostrato di monociti (MMA) con il nuovo saggio monocita-macrofagi, utilizzando l'acronimo M-MA per distinguere questo saggio di macrofagi dal saggio di monociti, per migliorare il valore predittivo dei saggi di fagocitosi in vitro .
Questa ricerca è stata condotta nel rispetto delle linee guida istituzionali per la conduzione di ricerche etiche che coinvolgono soggetti umani. L'approvazione etica è stata concessa dal Canadian Blood Services Research Ethics Board (REB), approvazione CBSREB#2023.008. Tutte le fasi di questo protocollo devono essere eseguite in una cabina di biosicurezza in condizioni sterili.
1. Isolamento delle PBMC
2. Coltura dei macrofagi M1/M2
3. MMA con macrofagi M1/M2
I risultati della Figura 1 sono coerenti con la letteratura e indicano una polarizzazione riuscita dei macrofagi dal loro stato M0 al loro successivo stato M1/M2. I macrofagi M1 e M2 sono stati coltivati per 8 giorni (6 giorni con fattori di crescita e 2 giorni di polarizzazione) e sono stati testati globuli rossi opsonizzati anti-D o anti-k (Figura 2). I macrofagi M2 dimostrano un alto indice fagocitario rispet...
Per garantire il successo del metodo, è necessario attenersi ai seguenti passaggi critici: 1) polarizzazione M1/M2 riuscita, 2) generazione dello strato macrofagico e controllo RhD+ 3) quantificazione dell'indice fagocitico. Mentre i nostri metodi dichiarano di utilizzare monociti isolati per la coltura cellulare, le PBMC possono essere utilizzate, ma si consiglia di utilizzare monociti purificati. È noto che le PBMC contengono vari tipi di cellule, con queste cellule che secernono pi?...
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è supportato e finanziato dal Canadian Blood Services Centre for Innovation di Toronto, ON. La ricerca viene eseguita presso il Keenan Research Centre for Biomedical Sciences presso il St. Michaels Hospital di Toronto, ON.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1X PBS, pH 7.4, without Ca2+/Mg2+ | Wisent Bioproducts | 311-425-CL | Store at 4 degrees or room temperauture |
AccutaseTM | STEMCELL Technologies | 7920 | Cell detachment solution |
ACK Lysis Buffer | STEMCELL Technologies | 07850, 07800 | Store at 4 degrees |
Anti-Human Globulin | NOVACLONE, Immunocor. | N/A | NOVACLONE Anti-igG for IAT testing |
Anti-Rh(D) (WinRho. SDF CDN) | Saol Therapeutics | 1003092 | Any commerical source of Rh immune globin will suffice |
Cell Scraper | UofT Medstore | 83.395 | cell detachement |
Cell Strainer 70uM nylon | Falcon | 352350 | filter of cells |
Chamber slide Nunc. Lab-TekTM II with Cover, RS Glass Slide Sterile | Thermo Fisher Scientific | 154534 | chamber slides for MMA |
Coverslips | VWR | 48393-081 | 24 x 50 mm |
Cytiva Ficoll Paque Plus, density 1.077 g/L | Thermo Fisher Scientific | 17-1440-03 | sepeation of PBMCS from whole blood; density gradient medium |
Elvanol Mounting Medium | N/A | N/A | Dulbecco’s PBS (D-PBS) without Ca2+/Mg2+, 15% (w/v) polyvinyl resin, and 30% (v/v) glycerine. |
Fresh whole blood (ACD tube) or Buffy coat | Canadian Blood Services | May rest at room tempruatre for up to 36 hours | |
Human Recombinant GM-CSF | STEMCELL Technologies | 78015.1 | Cytokine for polarization of M1 macrophages |
Human Recombinant IFN-gamma | STEMCELL Technologies | 78020 | Cytokine for polarization of M1 macrophages |
Human Recombinant IL-4 | STEMCELL Technologies | 78045.1 | Cytokine for polarization of M2 macrophages |
Human Recombinant M-CSF | STEMCELL Technologies | 78057.1 | Cytokine for polarization of M2 macrophages |
ID-CellStab | Bio-Rad | 005650 05740 | RBC cell storage/stabilization solution |
Isolation Medium | N/A | N/A | PBS Ca2+ and Mg2+ free + FBS 2% + 1mM EDTA |
Lipopolysaaracide (LPS) | Sigma Aldrich | L3024-5MG | Cytokine for polarization of M1 macrophages |
Methanol (100%) | N/A | N/A | Fixing of slides |
Monocyte Isolation Kit STEM-cells EasySep Human Monocyte Enrichment Kit without CD16 Depletion | STEMCELL Technologies | 19058 | Isolation of monocytes from PBMCs |
Poly-D-ysine | UofT Medstore | P6407 | Cell attachment solution |
Rh(D) positive R2R2 RBCs | Canadian Blood Services | N/A | Also commerically avaiable |
RPMI-1640 | Wisent Bioproducts | 350-000-CL | supplemented with 10% heat-inactivated FBS,1 mM GlutaMAX supplement, 1 mM HEPES, and 1%penicillin/streptomycin. Store at 4 degrees. |
Trypan Blue solution | Thermo Fisher Scientific | 15250061 | Cell counting solution |
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