Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Burada, Echinococcus granulosus'tan in vitro kültür koşullarını, izolasyonu ve hücre dışı veziküllerin (EV'ler) artan oluşumunu açıklıyoruz. Küçük EV'ler, dinamik ışık saçılımı ve transmisyon elektron mikroskobu ile karakterize edildi. Kemik iliği kaynaklı dendritik hücrelerin tutulumu ve fenotipik modülasyonları, konfokal mikroskopi ve akış sitometrisi kullanılarak incelendi.
Hücre dışı veziküllerin sestodlar tarafından salgılanması, sadece parazitler arasında değil, aynı zamanda konakçı dokularla da hücresel iletişimi sağlamak için çok önemlidir. Özellikle, küçük hücre dışı veziküller (sEV'ler), konak immünomodülasyonu ve parazit sağkalımında kritik olan doğal antijenleri aktaran nano taşıyıcılar olarak işlev görür. Bu makale, Echinococcus granulosus'un larva evresindeki kültürlerinden sEV'leri izole etmek için adım adım bir protokol sunmakta ve bunların bir haftalık in vitro kültürden sonra olgunlaşmaları sırasında adezyon ve antijen sunum kapasitesi kazanan murin kemik iliğinden elde edilen dendritik hücreler tarafından alımını analiz etmektedir. Bu makale, dinamik ışık saçılımı ve transmisyon elektron mikroskobunun paralel analizlerinin yanı sıra ultrasantrifüjleme kullanarak sEV'lerin oluşturulması, saflaştırılması ve miktarının belirlenmesi için kapsamlı bilgiler sağlar. Ek olarak, fare kemik iliği hücrelerini izole etmek ve yetiştirmek ve bunların Flt3L kullanarak dendritik hücrelere farklılaşmasını sağlamak için ayrıntılı bir deneysel protokol özetlenmiştir. Bu dendritik hücreler, naif T hücrelerine antijenler sunabilir ve böylece in vivo olarak immün yanıt tipini modüle edebilir. Bu nedenle, daha önce parazitik sEV'lere maruz kalan dendritik hücrelerin edinilmiş olgunlaşma fenotipini kontrol etmek için konfokal mikroskopi ve akış sitometri analizi dahil olmak üzere alternatif protokoller önerilmektedir. Son olarak, tarif edilen protokolün, paraziti in vitro kültür yapmak, hücre dışı vezikülleri izole etmek, kemik iliği kaynaklı dendritik hücre kültürleri oluşturmak ve bu hücrelerle alım testleri yapmak için bir bütün olarak veya tek tek parçalar halinde uygulanabileceğini belirtmek gerekir.
Echinococcus granulosus , kistik ekinokokkoz1 olarak bilinen uzun süreli bir enfeksiyondan sorumlu zoonotik bir parazitik helminttir. Çiftlik hayvanları ve insanlar gibi ara konakçılarda, parazit enfeksiyonu öncelikle karaciğer ve akciğerleri etkiler, burada larva aşaması sıvı dolu kistler veya protoscoleces (bir larvanın kendisi) içeren metacestodlar olarak gelişir. Tüm sestodlar gibi, bu parazit hem sindirim hem de boşaltım sistemlerinden yoksundur ve bu nedenle, metabolitlerin alımını ve atılımını ve ayrıca hücre dışı veziküllerin salınımını düzenlemek için aktif endositik ve ekzositik hücresel süreçler geliştirmiştir2,3. Hücre dışı veziküller (EV'ler), görünüşte tüm hücre tipleri tarafından salgılanan lipid çift tabakalı parçacıklardır. Özellikle, biyogenez kökenlerine bakılmaksızın 200 nm'den küçük EV'ler olarak tanımlanan küçük hücre dışı veziküller (sEV'ler)4, hücreler arası immün mediyatörler olarak işlev görebilir. Bu işlev, hayatta kalmalarını sağlamak için konakçı immünomodülasyonuna dayanan parazitlerde özellikle önemlidir3. İmmün manipülasyon, sEV'lerin, naif T hücrelerini in vivo olarak aktive edebilen ve bu parazitik solucanlar tarafından kronik enfeksiyona yol açacak adaptif bir bağışıklık tepkisi başlatabilen tek hücreler olan konakçı dendritik hücreler tarafından alınması yoluyla elde edilir. Doğuştan gelen bağışıklık sisteminin profesyonel antijen sunan hücreleri olan dendritik hücreler, antijenik peptitleri Majör Histouyumluluk Kompleksi Sınıf I ve Sınıf II'ye (MHC I ve MHC II) işler ve yükler ve bunları özel naif T hücresi hazırlama (sırasıyla CD8 + ve CD4 + T hücreleri) için zarlarında sergilerler5. Dendritik hücreleri, yardımcı uyarıcı belirteçler CD80 / CD86 ve CD40 ve MHC-II'nin ekspresyonunun indüklenmesiyle olgunlaşmalarını indükler ve yabancı antijenleri tanıdıktan sonra periferik dokulardan ikincil lenfoid organlara göç ederler ve bunları özel naif T hücresi hazırlama için yüklerler6. Bu nedenle, bu protokolün genel amacı, helmint parazit-konak iletişimini gerçekçi bir şekilde incelemek, parazitik bileşenlerin sEV'ler şeklinde paketlenmesini ve verilmesini analiz etmek, bu da konakçı bağışıklık hücrelerine ulaştıktan sonra enfeksiyonun gelişimini ve kronik paraziter hastalığın ilerlemesini etkilemektedir.
helmint-konak arayüzünün analizinin sEV'lerin incelenmesi yoluyla ele alınmasının çeşitli avantajları vardır. Birincisi, yassı solucanların dış kaplaması olan tegument, parazit ile konakçısı arasında önemli bir geçiş noktası oluşturan ve sEV'lerin bu yapıdan kolayca üretilmesine veya nüfuz etmesine izin veren çift zarlı bir yapıdır7. İkincisi, sEV'ler, parazit yaşam döngüsünün tüm aşamalarından protein antijenleri ile yüksek oranda yüklüdür ve bu, konakçı bağışıklık sisteminin solucan enfeksiyonu sırasında antijenleri örneklediği doğal yolu temsil eder 8,9. Biyolojik üretimleri, saflaştırma kolaylığı (doku bozulması veya protein fraksiyonasyonu gerektirmeden) ve konakçı hücrelerle doğrudan etkileşimleri nedeniyle, helmint sEV'ler, parazit-konak etkileşiminin in vivo koşullarını simüle etmek için in vitro deneylerin geliştirilmesini sağlar. Son olarak, sEV'ler, konakçı hücreler tarafından fagositoza dönüştürülebilen veya içselleştirilebilen parazitik yapılara sahip olma olasılığını temsil eder ve özellikle kistli solucan vakalarında tüm parazitlerle bunu yapmanın imkansızlığının üstesinden gelir.
Bahsedilen avantajlar ve helmintiyazların yaygın ve tipik olarak parazitlerin bir hayatta kalma stratejisi olarak konakçı bağışıklık sistemini manipüle ettiği kronik hastalıklar olduğu gerçeği göz önüne alındığında, parazit kaynaklı EV'lerin izolasyonu ve dendritik hücrelerle etkileşim içinde çalışmaları, bu immünomodülasyonu araştırmak için değerli bir çerçeve sağlar10. Bu anlamda, EV'lerin nematodlar ve Schistosoma mansoni, Fasciola hepatica, Brugia malayi ve E. granulosus gibi platyhelmintler dahil olmak üzere helmintlerden içselleştirilmesinin, dendritik hücrelerin olgunlaşmasını ve aktivasyonunu indüklediğiaçıklanmıştır 9,11,12,13,14,15.
Helmint türevli EV'lerin izolasyonu, potansiyel olarak alerjik veya otoimmün hastalıklar için koruyucu aşıların veya immünoterapötik ajanların geliştirilmesine yol açan immünolojik etkileşimlerin incelenmesini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda diğer biyolojik etkileşimlerin ve işlevlerin araştırılmasını da kolaylaştırır 8,16,17. Bu bağlamda, paraziter enfeksiyonların doğal seyrinde rol oynayan EV'ler, parazit gelişimini ve spesifik konak hücrelerle etkileşimlerini araştırmak için kullanılabilir. Ayrıca, paraziter hastalıkların teşhisi, terapötik yanıtların izlenmesi ve paraziter enfeksiyonların kontrol ve yönetimine katkıda bulunmak için erken veya ayırıcı biyobelirteçler olarak potansiyel uygulamalara sahip olabilirler17,18.
Ek olarak, daha önce gösterildiği gibi, E. granulosus'un larva aşaması, parazit canlılığında rol oynamanın yanı sıra, ekzositoz oranını da kontrol eden sitozolik kalsiyum konsantrasyonundaki değişikliklere karşı hassastır19,20. Bu bağlamda ve hücre içi kalsiyum yükselmesinin EV salınımını arttırdığını bilerek, loperamid olarak hücre içi kalsiyum arttırıcı kullanmak, EV sayısını artırmak için çok önemli bir strateji olabilir. Bu yaklaşım, kargo ve fonksiyonel analiz için yeterli miktarda EV üretmek için büyük popülasyonlar gerektiren hücresel sistemler için özellikle ilgi çekicidir 11,21,22. Mevcut protokol (Şekil 1), E. granulosus larva evresinin saf kültürlerini elde etme yöntemlerini ve sEV üretimini artıran koşulları detaylandırmaktadır. Ayrıca, bu veziküllerin izolasyonu ve karakterizasyonu için iş akışının yanı sıra, konakçı bağışıklık sistemi modülasyonunun ilk çalışmasında önemli bir adım olan murin dendritik hücreler tarafından alımlarını da açıklar.
Hayvanları içeren tüm prosedürler, Mar del Plata'daki Tam ve Doğa Bilimleri Fakültesi Hayvan Deney Komitesi tarafından değerlendirildi ve onaylandı (izin numaraları: RD544-2020; RD624-625-2021; RD80-2022). Bu protokolde, NIH tarafından yayınlanan "Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu" ve Ulusal Sağlık Hizmeti ve Gıda Kalitesi (SENASA) kılavuzlarına göre farelere ötenazi uygulandı.
1. Echinococcus larva aşaması yetiştiriciliği
NOT: Tüm prosedürler aseptik koşullar altında gerçekleştirilmiştir.
2. Hücre dışı veziküllerin saflaştırılması
3. İzole edilen veziküllerin karakterizasyonu
4. Kemik iliği kaynaklı dendritik hücre üretimi
NOT: Bu prosedür, aktif proliferasyon ve farklılaşma kapasitelerine sahip sağlam hematopoietik sistemler ile karakterize edilen genç fareler kullanılarak yapılmalıdır. Buna karşılık, yaşlı fareler hematopoietik fonksiyonda düşüşler, azalmış kök hücre rezervleri, değişmiş niş etkileşimleri ve uzun süreli bağışıklık ve patojenlere veya immünoyaşlanma gibi yaşa bağlı değişikliklere yanıt için çok önemli olan daha gelişmiş bir hafıza rezervuarı sergiler.
5. Kemik iliği kaynaklı dendritik hücreler ile E. granulosus'tan hücre dışı veziküller arasındaki etkileşim
E. granulosus larva evresinin saf kültürlerinin korunması, sEV'lerin izolasyonu ve karakterizasyonu ve bunların murin dendritik hücreler tarafından alımının ana adımlarını özetleyen bir akış şeması Şekil 1'de gösterilmektedir. E. granulosus protoscoleces ve metacestodes'ten yüksek sEV üretimi elde etmek için, incelenen parazitin sağkalımını ve metabolik homeostazını en üst düzeye çıkarmak için daha önce lab...
Parazitlerin kültürlenmesi, parazit kaynaklı sEV'lerin izole edilmesi, dendritik hücrelerin kemik iliğinden ayırt edilmesi ve bu hücreler tarafından sEV alımının analiz edilmesi için protokol iş akışı Şekil 1'de özetlenmiştir. Amaç, metodolojinin uygulanmasını garanti altına almak için önemli hususları vurgulayarak, bir bütün olarak veya ayrı ayrı gerçekleştirilebilecek her bir protokol bölümünü ayrıntılı olarak tanıml...
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Yazarlar Lic'i kabul eder. Cecilia Gutiérrez Ayesta (Servicio de Microscopía Electrónica, CONICET, Bahía Blanca, Arjantin) ve Lic. Leonardo Sechi ve Lic. Eliana Maza (INIFTA, Universidad Nacional de La Plata, Arjantin) sırasıyla transmisyon elektron mikroskobu ve dinamik ışık saçılımı konularında teknik yardım için. Dra'ya da teşekkür ediyoruz. Graciela Salerno, Dra. Corina Berón ve Dr. Gonzalo Caló, Arjantin'deki INBIOTEC-CONICET-FIBA'da ultrasantrifüjün kullanımı için. Yazarlar Lic'i minnetle kabul eder. Kelly (SENASA, Mar del Plata, Arjantin) ve Lic. H. Núnez García (CONICET, Universidad Nacional de Mar del Plata, Arjantin) farelerin refah değerlendirmesindeki işbirlikleri için ve Med. Vet. J. Reyno, Med. Vet. S. Gonzalez ve Med. Vet. L. Netti'ye parazit materyali elde edilmesine katkılarından dolayı. Deney, reaktifler ve ekipman maliyetleri de dahil olmak üzere bu çalışma, ANPCyT tarafından finanse edilen PICT 2020 No. 1651 tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL tubes | Henso | N14059 | |
24-well plate | JetBiofil | CAP011024 | Polystyrene, flat bottom, Sterile |
6-well plate | Henso Medical Co. Ltd. | N14221 | Flat-shape bottom, PS material, Sterile |
70 mm polypropylene cell strainer | Biologix Group Limited | 15-1070 | Sterile |
Alcian blue 8 GX dye | Santa Cruz | sc-214517B | |
Automatic CO2 incubator | Nuarire | UN-5100E/G DH | |
Bovine Serum Albumin | Wiener lab | 1443151 | |
CD11c Monoclonal antibody-PECy5 100 µg | eBioscience | 15-0114-82 | clone (N418) |
CD40 Monoclonal antibody-FITC 100 µg | eBioscience | 11-0402-82 | clone (HM40-3) |
CD80 Monoclonal antibody-APC 100 µg | eBioscience | 17-0801-82 | clone (16-10A-1) |
CD86 Monoclonal antibody-FITC 100 µg | eBioscience | 11-0862-82 | clone (GL-1) |
Centrifuge | Thermo Scientific | IEC CL31R Multispeed | |
Confocal Microscope | Nikon | Nikon Confocal Microscope C1 | |
Conical tubes 15 mL dia.17 x 120 mm | Citotest | 4610-1865 | |
DAPI | Sigma | 107K4034 | |
D-Glucose | Merk | 1.78343 | |
Dimethyl Sulfoxide | Anedra | 6646 | |
Fetal Bovine Serum 500 mL | Sigma-Aldrich | 12352207 | |
Flow Cytometry System | BD Biosciences | BD FACSCanto™ II | |
Folded Capillary Zeta Cell | Malvern Panalytical | DTS1070 | |
Gentamicin sulfate salt | Sigma | G1264 | |
Glutaraldehyde solution | Fluka | 49630 | |
Hepes | Gibco | 11344041 | |
Hypodermic needle 21 G x 1"25/8 | Weigao | Sterile | |
Hypodermic needle 25 G x 5/8" | Weigao | Sterile | |
Inverted microscope | Leica | DMIL LED Fluo | |
Ketamine | Holliday | ||
Lipopolysaccharide 5 mg | Invitrogen | tlrl-rslps | LPS from the Gram-negative bacteria E. coli K12 . TLR2/4 Agonists |
Loperamide hydrochloride | Sigma-Aldrich | 5.08162 | |
Medium 199 | Gibco | 11150059 | |
Methylene Blue | Anedra | 6337 | |
MHC class I (H2kb) Monoclonal antibody-PE 100 µg | eBioscience | 12-5958-82 | clone (AF6-88.5.5.3) |
MHC class II (IA/IE) Monoclonal antibody-FITC 100 µg | eBioscience | 11-5321-82 | clone (M5/114.15.2) |
Microscope | Olympus | CX31 | |
Mouse recombinant murine Flt3L. | PrepoTech | 250-31L-10UG | |
Nanodrop | Thermo Scientific | ND-One | |
Paraformaldehyde | Agar Scientific | R1018 | |
Penicillin G sodium salt | Sigma | P3032-10MU | |
PKH26 | Sigma-Aldrich | MINI26 | |
Potassium Phosphate Monobasic | Timper | For Phosphate Buffered Saline (PBS) | |
RBC lysis buffer 100 mL | Roche | 11814389001 | |
RPMI medium 1640 1x 500 mL | Sigma-Aldrich (Gibco) | 11875093 | |
Sodium Cacodylate | Sigma-Aldrich | C0250 | |
Sodium Chloride | Anedra | 7647-14-5 | For Phosphate Buffered Saline (PBS) |
Sodium Phosphate Dibasic (Anhydrous) p. a. | Biopack | 1639.07 | For Phosphate Buffered Saline (PBS) |
Streptomycin sulfate salt | Sigma | S9137 | |
Syringe 10 mL | Bremen | Sterile | |
Thickwall polycarbonate tubes | Beckman Coulter | 13 x 55 mm , nominal capacity 4 mL | |
Transmission Electron Microscope | Jeol | JEOL JSM 100CX II | |
Ultracentrifuge | Beckman | Optima LE-80k | 90 Ti rotor |
Xylazine | Richmond | ||
Zetasizer Nano | Malvern | Nano ZSizer-ZEN3600 | To perform Dynamic Light scattering and zeta potential measurements |
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