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Method Article
ここでは、リーシュマニアに感染した樹状細胞の遊走を探索することにより、リーシュマニアと宿主の相互作用の意味を研究します。樹状細胞の分化と感染、遊走解析、接着複合体とアクチン動態の評価について述べる。この方法は、リーシュマニアや他の細胞内寄生虫種に感染した場合に、他の宿主細胞遊走研究にも適用できます。
リーシュマニア は細胞内原虫であり、自己消失性の限局性皮膚病変から非常に致命的な内臓疾患まで、幅広い臨床症状を引き起こします。現在、世界中で推定1,200万人が感染しており、さらに3億5,000万人が感染のリスクに直面しています。マクロファージや樹状細胞などの リーシュマニア 寄生虫に感染した宿主細胞は、異なる宿主組織に移動することが知られていますが、その移動が寄生虫の播種とホーミングにどのように寄与するかは、まだよくわかっていません。したがって、これらの寄生虫が宿主細胞の応答、接着、および移動を調節する能力を評価することで、疾患の播種と内臓形成に関与するメカニズムが明らかになります。細胞移動は、細胞が分極と突出を受けて移動できるようにする複雑なプロセスです。このプロセスは、アクチンおよびチューブリンベースの微小管ダイナミクスによって制御され、基質への細胞接着の調節など、さまざまな要因が関与しています。細胞の接着と移動のプロセスは、いくつかのモデルを使用して調査されています。ここでは、 リーシュマニア 感染時の宿主細胞の遊走性を特徴づける方法を説明します。この詳細なプロトコルは、樹状細胞の分化と感染、宿主細胞の運動性と遊走の解析、ならびに接着複合体とアクチンダイナミクスの形成を示しています。この in vitro プロトコールは、脊椎動物の宿主組織内で のリーシュマニア 播種に関与するメカニズムをさらに解明することを目的としており、他の細胞遊走研究にも変更して適用することができます。
リーシュマニア症は、リーシュマニア属に属する原虫寄生虫によって引き起こされる顧みられない熱帯病であり、自己治癒性の限局性皮膚病変から致死的な内臓疾患まで、幅広い臨床症状を引き起こします。リーシュマニア症は年間最大100万人が新たに発症していると推定されており、現在、世界中で1,200万人が感染していると報告されています1。内臓リーシュマニア症(VL)は、治療せずに放置すると95%以上の症例で致命的となる可能性があり、年間50,000人以上が死亡し、南アメリカ、東アフリカ、南アジア、地中海地域で数百万人が罹患しています2。新世界におけるVLの主な病原体であるリーシュマニア・インファンタムは、給血中に感染した雌のサシチョウバエによってヒトに感染する3。これらの寄生虫は、食細胞、例えばマクロファージおよび樹状細胞3,4,5によって認識され、内在化される。これらの細胞内では、寄生虫はアマスチゴートとして知られる細胞内形態に分化し、その後増殖し、リンパ系と血流を介して異なる宿主組織に輸送されます6,7。しかし、リーシュマニア原虫が脊椎動物の宿主に播種するメカニズムや、この過程で宿主細胞の移動が果たす役割は不明のままです。
細胞遊走は、白血球8を含むすべての有核細胞によって実行される複雑なプロセスです。細胞移動の古典的なサイクリングモデルによれば、このプロセスには、5つのステップに分けることができるいくつかの統合された分子イベントが含まれます。マトリックス接点へのリーディングエッジの接着。細胞質の収縮;接触部位からのセルの後端の解放;細胞の後部から前部への膜受容体のリサイクル9。
細胞遊走が起こるためには、突起が形成され、細胞外マトリックスへの付着によって安定化される必要があります。細胞遊走の促進に関与するさまざまな受容体タイプの中で、インテグリンは注目に値します。インテグリンの活性化は、移動関連のシグナル伝達をもたらします。次いで、細胞内シグナル伝達は、タリン、ビンキュリン、およびパキシリン分子に加えて、焦点接着キナーゼ(FAK)およびSrcファミリーキナーゼを介して起こる10,11,12。FAKを含む活性化キナーゼによるパキシリンのリン酸化は、エフェクター分子の動員につながり、細胞遊走を促進する外部シグナルを伝達します。パキシリンは、細胞接着、アクチン重合、および細胞遊走プロセスに重要な細胞内分子であることが示されています13,14,15。
アクチン細胞骨格は、食細胞の分極と遊走において中心的な役割を果たしている16。細胞遊走の過程で、アクチン重合によって形成された突起は、細胞外マトリックスへの細胞接着によって安定化されます。このプロセスは、アクチン細胞骨格17,18,19に結合したインテグリン受容体によって調節され得る。いくつかのアクチン結合タンパク質は、細胞突起におけるアクチン重合の速度と組織化を調節している20。研究によると、RhoA、Rac、およびCdc42は、細胞外因子による接着細胞の刺激後にアクチン再編成を調節することが示されている21,22。遊走中、Rac1およびCdc42は細胞の前縁に位置し、それぞれラメリポディアおよびフィロポディアの伸展を制御し、一方、細胞の後部に位置するRhoAは、アクトミオシン細胞骨格15,23,24,25の収縮を調節する。
研究によると、リーシュマニア感染は、細胞基質への接着や移動などの宿主細胞の機能を調節することが示されています26,27,28,29,30,31。未成熟なDCは末梢組織に存在します。PAMPSと相互作用すると、これらの細胞は活性化されてドレインリンパ節に移動し、T細胞への抗原提示を促します。マウスモデルを用いた以前の研究では、L. amazonensisの感染がDCの排液リンパ節への移動の減少を引き起こすことが示された29。また、接着プロセスの阻害により、L. major30の感染後のDC遊走が減少することも実証されました。それにもかかわらず、DC移動が宿主の寄生虫の拡散に与える影響、およびこのプロセスに関与するメカニズムは、まだ十分に理解されていません。
ここでは、リーシュマニアに感染したヒトDCを対象としたin vitro接着および遊走アッセイを実施するためのステップバイステップのプロトコールをまとめて紹介します。この方法は、DCの分化と感染だけでなく、宿主細胞の運動性と遊走、接着複合体の形成、およびアクチンダイナミクスの解析も可能にします。現在記載されているin vitroプロトコルにより、研究者は脊椎動物の宿主組織内でのリーシュマニア播種に関与するメカニズムをさらに調査することができ、操作して他の細胞遊走研究にも適用できます。
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ここに記載されている手順は、ゴンサロモニス研究所の治験審査委員会(IGM-FIOCRUZ、プロトコル番号2.751.345)によって承認されました。.血液サンプルは健康なボランティアドナーから採取した。動物実験手順は、ブラジルの法律11.784/2008で採択された動物研究の倫理原則に従って実施され、ゴンサロ・モニス研究所の動物研究倫理委員会(IGM-FIOCRUZ、プロトコル番号014/2019)によって承認およびライセンスされました。
1. ヒト樹状細胞の単離と分化
2. リーシュマニアの幼児栽培
注:このアッセイでは、 リーシュマニアインファンタム (MCAN/BR/89/BA262)寄生虫が使用されます。ハムスターは、滅菌生理食塩水中の1 x 106 L.乳児 前乳房を含む溶液20μLに静脈内感染しました。1〜2ヶ月後、動物は安楽死させられ、 リーシュマニア のアマスティゴート型が脾臓から回収され、プロマスタゴテスに分化した33。
3. ヒト樹状細胞感染
4. 細胞培養インサートを用いた遊走アッセイ
5. 免疫蛍光法によるアクチン重合の接着アッセイと評価
注:このアッセイでは、カバースリップ付きの24ウェルプレートを使用してください。
主な解決策 | 化合物 | 希釈 剤 | |
塩化アンモニウム溶液 | NH4Cl 0,134 g | PBS 1X 50 ml | |
サポニン 15% | サポニン150mg | 1 mL de PBS 1X | |
ウシ血清由来アルブミン(ABS)10% | ABS1g | PBS 1X 10 mL | |
二次ソリューション | コンポーネント 1 | コンポーネント 2 | コンポーネント 3 |
サポニン0,15% | サポニン1mL 15% | PBS 1X 100 mL | - |
PBS 1X / ABS 3% / サポニン0,15% | PBS 1X 13,8 mL | ABS10%の6mL | 200 μL のサポニン 15% |
PBS1X / ABS 0,3% / サポニン0,15%: | 19,2 mLのPBS 1X | 0.6mLのABS10% | 200 μL のサポニン 15% |
PBS 1X / ABS 1% / サポニン0,15% | PBS 1X 17.8 mL | ABS10%の2mL | 200 μL のサポニン 15% |
表1:バッファレシピ。
6. FIJIを用いた共焦点顕微鏡、画像取得、定量
注:免疫蛍光画像を取得/キャプチャするには、共焦点レーザー走査型顕微鏡を使用します。最適な解像度を得るには、油浸63倍対物レンズをお勧めします。
7. 統計解析
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本明細書に記載のこのプロトコルは、細胞遊走およびそれに関連するメカニズム(アクチン動態および接着など)の評価を可能にし、それにより、脊椎動物宿主内の リーシュマニア感染宿主細胞の遊走を決定するためのツールを提供する。ここで紹介する結果は、この in vitro アッセイが、 in vivo 実験に先立って、細胞の接着、遊走、およびアクチ?...
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ここで説明する細胞培養膜インサートシステムを使用して細胞遊走を評価する方法により、研究者は二次元環境における細胞の遊走応答を研究することができます。この手法では、一部の手順が重要と見なされます。まず、感染率はドナーに依存するため、ヒトDCと リーシュマニア 感染の区別が決定的です。1つの実験で複数のドナーを使用し、健康な リ?...
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著者は、競合する金銭的利益がないことを宣言しています。
この研究は、バイーア研究支援財団(Fapesb)、助成金番号9092/2015の支援を受けました。著者は、CNPq、Capes、Fapesbが奨学金を通じて財政支援を行ったことを認めています。著者らは、批判的分析、英語の校正、原稿の編集支援を提供してくださったAndris K. Walterに感謝します。
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
16 Gauge needle | Descarpack | 353101 | |
24 well cell culture plate | JET-BIOFIL | J011024 | |
25 Gauge needle | Descarpack | 353601 | |
Albumin from bovine serum | Sigma Aldrich | A2153-100G | |
Ammonium chloride | Sigma Aldrich | A-0171 | |
Anti-mouse IgG, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A32723 | |
Anti-mouse IgG, Alexa Fluor 594 | Invitrogen | A11032 | |
Anti-rabbit IgG, Alexa Fluor 568 | Invitrogen | A11011 | |
CD14 MicroBeads | MACS Myltenyi Biotec | 130-050-201 | |
Cell Culture Flask 25cm2 | SPL | 70125 | |
Cellstripper | Corning | 25-056-CI | |
Confocal microscope | Leica | TCS SP8 | |
Coverslip circles 13mm | Perfecta | 10210013CE | |
Dissecting Forceps | VWR | 82027-406 | |
EDTA | Sigma Aldrich | E6758 | |
Falcon tube | KASVI | K19-0051 | |
Fetal Bovine Serum | gibco | 16000044 | |
Fluorescence microscope | Olympus | BX51 | |
Glass slide 25,4x76,2mm | Perfecta | 200 | |
Hemin bovine | Sigma Aldrich | H2250 | |
Hemocytometer | Perfecta | 7302HD | |
Histopaque® 1077 | Sigma Aldrich | 10771 | |
MACS buffer | MACS Myltenyi Biotec | 130-091-221 | |
Minimum Essential Medium | Gibco | 41090093 | |
Mouse anti-Rac1 | BD | 610650 | |
Paraformaldehyde | Sigma Aldrich | 158127 | |
Phalloidin Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A12379 | |
Phosphate Buffered Saline | ThermoFisher | AM9624 | |
Polycarbonate Membrane Transwell Inserts - Pore size 5.0 µm | Corning | 3421 | |
ProLong Gold DAPI kit | Invitrogen | P36931 | |
Rabbit anti-Cdc42 | Invitrogen | PA1-092X | |
Rabbit anti-FAK (pTyr397) | Invitrogen | RC222574 | |
Rabbit anti-paxilin (pTyr118) | Invitrogen | QF221230 | |
Rabbit anti-RhoA | Invitrogen | OSR00266W | |
Recombinant Human CCL3 | R&D Systems | 270-LD-010 | |
Recombinant Human GM-CSF | PeproTech | 300-03 | |
Recombinant Human IL-4 | PeproTech | 200-04 | |
Recombinant Human M-CSF | PeproTech | 300-25 | |
RPMI 1640 Medium | Gibco | 21870076 | |
Saponin | Sigma Aldrich | 47036 – 50G – F | |
Syringe 3 mL | Descarpack | 324201 | |
Trypan Blue | Gibco | 15250061 |
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