Name: an in vitro model to study heterogeneity of human macrophage differentiation and polarization
Uploaded: 2013-06-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about An In vitro Model to Study Heterogeneity of Human Macrophage Differentiation and Polarization at JoVE.com

Wij danken Nadine Wambsganss voor een uitstekende technische ondersteuning. Dit werk werd ondersteund door een subsidie ​​van de Deutsche Forschungsgemeinschaft (GL599/1-1) en deels door een subsidie ​​van het Innovatiefonds FRONTIER (Universiteit van Heidelberg) naar CAG

1. Protocol <ol><li> Buffers Bereid als volgt: <ol><li> Bereid buffer voor PBMC isolatie: &quot;Was buffer&quot; = 0,02% EDTA in PBS (gebruik 0,5 M EDTA). </li><li> Bereid buffer voor monocyt isolatie: &quot;MACS spoelbuffer&quot; = 0,5% BSA (250 mg) + 2 mM EDTA (200 pl) + PBS (50 ml). Degas de buffer. </li><li> Bereid buffer voor FACS kleuring en opslag van cellen: &quot;FACS buffer&quot; = 10% FCS in PBS en &quot;fixatie buffer&quot; = 1% PFA in PBS. </li></ol></li><li> Trek 30 ml bloed uit een ader onderarm. Gebrui...

<ol>
	<li>Gordon, S., Taylor, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monocyte+and+macrophage+heterogeneity.">Monocyte and macrophage heterogeneity.</a> Nat. Rev. Immunol. 5, 953-964 (2005).</li><li>Gordon, S., Mantovani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+and+plasticity+of+mononuclear+phagocytes.">Diversity and plasticity of mononuclear phagocytes.</a> European Journal of Immunology. 41, 2470-2472 (2011).</li><li>Martinez, F. O., Sica, A., Mantovani, A., Locati, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macrophage+activation+and+polarization.">Macrophage activation and polarization.</a> Front. Biosci. 13, 453-461 (2008).</li><li>Ingersoll, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+gene+expression+profiles+between+human+and+mouse+monocyte+subsets.">Comparison of gene expression profiles between human and mouse monocyte subsets.</a> Blood. 115, 10-19 (2010).</li><li>Gleissner, C. A., Sanders, J. M., Nadler, J., Ley, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upregulation+of+aldose+reductase+during+foam+cell+formation+as+possible+link+among+diabetes,+hyperlipidemia,+and+atherosclerosis.">Upregulation of aldose reductase during foam cell formation as possible link among diabetes, hyperlipidemia, and atherosclerosis.</a> Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 28, 1137-1143 (2008).</li><li>Gleissner, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CXCL4+downregulates+the+atheroprotective+hemoglobin+receptor+CD163+in+human+macrophages.">CXCL4 downregulates the atheroprotective hemoglobin receptor CD163 in human macrophages.</a> Circ. Res. , (2009).</li><li>Gleissner, C. A., Shaked, I., Little, K. M., Ley, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CXC+chemokine+ligand+4+induces+a+unique+transcriptome+in+monocyte-derived+macrophages.">CXC chemokine ligand 4 induces a unique transcriptome in monocyte-derived macrophages.</a> J. Immunol. 184, 4810-4818 (2010).</li><li>Martinez, F. O., Gordon, S., Locati, M., Mantovani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+profiling+of+the+human+monocyte-to-macrophage+differentiation+and+polarization:+New+molecules+and+patterns+of+gene+expression.">Transcriptional profiling of the human monocyte-to-macrophage differentiation and polarization: New molecules and patterns of gene expression.</a> J. Immunol. 177, 7303-7311 (2006).</li><li>Verreck, F. A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+il-23-producing+type+1+macrophages+promote+but+il-10-producing+type+2+macrophages+subvert+immunity+to+(myco)bacteria.">Human il-23-producing type 1 macrophages promote but il-10-producing type 2 macrophages subvert immunity to (myco)bacteria.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101, 4560-4565 (2004).</li><li>Rey-Giraud, F., Hafner, M., Ries, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+generation+of+monocyte-derived+macrophages+under+serum-free+conditions+improves+their+tumor+promoting+functions.">In vitro generation of monocyte-derived macrophages under serum-free conditions improves their tumor promoting functions.</a> PLoS One. 7, e42656 (2012).</li><li>Boyle, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+intraplaque+hemorrhage+evokes+a+novel+atheroprotective+macrophage+phenotype.">Coronary intraplaque hemorrhage evokes a novel atheroprotective macrophage phenotype.</a> American Journal of Pathology. 174, 1097-1108 (2009).</li><li>Cho, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+dendritic+cell-like+phenotype+in+macrophages+during+foam+cell+formation.">Induction of dendritic cell-like phenotype in macrophages during foam cell formation.</a> Physiol Genomics. 29, 149-160 (2007).</li><li>Vogt, G., Nathan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+differentiation+of+human+macrophages+with+enhanced+antimycobacterial+activity.">In vitro differentiation of human macrophages with enhanced antimycobacterial activity.</a> The Journal of Clinical Investigation. 121, 3889-3901 (2011).</li><li>Mikita, T., Porter, G., Lawn, R. M., Shiffman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidized+low+density+lipoprotein+exposure+alters+the+transcriptional+response+of+macrophages+to+inflammatory+stimulus.">Oxidized low density lipoprotein exposure alters the transcriptional response of macrophages to inflammatory stimulus.</a> Journal of Biological Chemistry. 276, 45729-45739 (2001).</li><li>Qin, Z. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+THP-1+cells+as+a+model+for+mimicking+the+function+and+regulation+of+monocytes+and+macrophages+in+the+vasculature.">The use of THP-1 cells as a model for mimicking the function and regulation of monocytes and macrophages in the vasculature.</a> Atherosclerosis. 221, 2-11 (2012).</li><li>Daigneault, M., Preston, J. A., Marriott, H. M., Whyte, M. K. B., Dockrell, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+identification+of+markers+of+macrophage+differentiation+in+pma-stimulated+THP-1+cells+and+monocyte-derived+macrophages.">The identification of markers of macrophage differentiation in pma-stimulated THP-1 cells and monocyte-derived macrophages.</a> PLoS One. 5, e8668 (2010).</li><li>Wahl, L. M., Wahl, S. M., Smythies, L. E., Smith, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+human+monocyte+populations.">Isolation of human monocyte populations.</a> Current Protocols in Immunology. , (2001).</li><li>Waldo, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneity+of+human+macrophages+in+culture+and+in+atherosclerotic+plaques.">Heterogeneity of human macrophages in culture and in atherosclerotic plaques.</a> Am. J. Pathol. 172, 1112-1126 (2008).</li><li>Mart&#237;n-Fuentes, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+variation+of+scavenger+receptor+expression+in+human+macrophages+with+oxidized+low-density+lipoprotein+is+associated+with+a+differential+inflammatory+response.">Individual variation of scavenger receptor expression in human macrophages with oxidized low-density lipoprotein is associated with a differential inflammatory response.</a> The Journal of Immunology. 179, 3242-3248 (2007).</li></ol>

Monocyt-afgeleide macrofagen vertegenwoordigen de belangrijkste celtype van het aangeboren immuunsysteem. Zij spelen een belangrijke rol in vele ontstekingsziekten waaronder atherosclerose of kanker 2. Aldus bestuderen macrofaag biologie is essentieel voor het vergroten van onze kennis over de pathofysiologie van vele ziekten en ontwikkeling van nieuwe therapieën mogelijk. Vele studies toepassing van muismodellen overexpressie of ontbreken bepaalde genen van belang. Bij monocyt-a...

Monocyt-afgeleide macrofagen een belangrijke cellulaire component van het aangeboren immuunsysteem en bijdragen aan vele acute of chronische ontstekingsprocessen 1. Macrofagen spelen een belangrijke rol in vele inflammatoire ziekten zoals atherosclerose of kanker 2. Macrofagen een hoge plasticiteit en kunnen verschillende fenotypes afhankelijk van de plaatselijke micromilieu 3 nemen. Aldus bestuderen macrofaag differentiatie en heterogeniteit is essentieel voor het verhogen van de kennis van de pathofysiologie van vele ziekten en identificatie van nieuwe therapeutische doelwitten en ontwikkeling van nieuwe therapieën mogelijk. In veel gevallen worden muismodellen gebruikt om de pathofysiologie van bepaalde ziektebeelden. Echter, het bestuderen macrofaag biologie gebruikt muismodellen vergezeld door verscheidene tekortkomingen: (1) Het aantal leukocyten deelverzameling getallen (bijvoorbeeld monocyten en granulocyten) in raHeral bloed van muizen of mensen verschilt sterk suggereert verschillende rollen van monocyten in muizen en menselijke pathofysiologie. (2) Er bestaan ​​aanzienlijke verschillen in genexpressie tussen muis en mens perifere bloed monocyten suggereert substantiële verschillen in hun functie tijdens gezondheid en ziekte 4. (3) een aantal markers die worden gebruikt om murine monocyten en macrofagen (F4/80, LYC, etc.) Identificeren bestaat niet in humane myeloïde cellen, die de overdracht van de bevindingen in muismodellen de menselijke situatie nogal moeilijk. Dus, om ons inzicht in macrofaag differentiatie en ongelijkmatig menselijke ziekte te verhogen, moeten we gebruik van modellen werken met menselijke macrofagen maken. Daarom beschrijven we hier een model van menselijke primaire macrofagen generatie die gemakkelijk te gebruiken en maakt studie van humane monocyt-afgeleide macrofagen in vitro onder verschillende omstandigheden die leiden tot verschillende macrofaag posatie types. In verscheidene studies hebben we de in vitro model van monocyt-afgeleide primaire humane macrofagen macrofaag biologie en het potentiële relevantie voor de menselijke atherosclerose 5-7 analyseren. Hoewel niet volledig experimenten met dieren of menselijke weefsels verkregen post-mortem vervangen, de hier beschreven model maakt de identificatie en validatie van de ziekte mechanismen en therapeutische doelwitten die zeer relevant zijn voor verschillende ziekten bij de mens kunnen zijn.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 ml centrifuge tube (sterile)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>055398</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-PBS (1X), liquid (no calcium or magnesium)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>14190-250</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T9285</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A-8806</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FCS</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EasySep Human Monocyte Enrichment Kit</td>
			<td>StemCell Technologies</td>
			<td>19059</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EasySep Magnet</td>
			<td>StemCell Technologies</td>
			<td>18000</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FACS tubes</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>352008</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Macrophage-SFM (1X)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>12065-074</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-streptomycin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P-4458</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nutridoma-SP</td>
			<td>Roche</td>
			<td>11011375001</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>human M-CSF 10 &mu;g</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>300-25</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Culture Plates 6-well</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>07-200-80</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an in vitro model to study heterogeneity of human macrophage differentiation and polarization

Monocyt-afgeleide macrofagen een belangrijke celtype van het aangeboren immuunsysteem. Muismodellen bestuderen macrofaag biologie lijden de fenotypische en functionele verschillen tussen muizen en humane monocyt-afgeleide macrofagen. Daarom beschrijven we hier een in vitro model voor primaire humane macrofagen produceren en te bestuderen. Kort na dichtheidsgradiënt centrifugering van perifeer bloed getrokken uit een onderarm ader, monocyten geïsoleerd uit perifeer bloed mononucleaire cellen met negatieve magnetische bead isolatie. De monocyten worden vervolgens gekweekt gedurende zes dagen in bepaalde omstandigheden verschillende macrofaag differentiatie of polarisatie induceren. Het model is gemakkelijk te gebruiken en omzeilt de problemen veroorzaakt door species-specifieke verschillen tussen muis en mens. Bovendien is dichter bij de in vivo omstandigheden dan het gebruik van geïmmortaliseerde cellijnen. Kortom, de hier beschreven model is geschikt om te studeren macrophage biologie, identificeren ziektemechanismen en nieuwe therapeutische doelwitten. Hoewel niet volledig experimenten met dieren of menselijke weefsels verkregen post-mortem vervangen, de hier beschreven model maakt de identificatie en validatie van de ziekte mechanismen en therapeutische doelwitten die zeer relevant zijn voor verschillende ziekten bij de mens kunnen zijn.

Met de hierboven beschreven protocol, we routinematig 25,1 x 10 6 ± 2,2 x 10 6 monocytes/100 ml bloed (gemiddelde ± standaard fout van 26 onafhankelijke experimenten, figuur 1A) te verkrijgen. Monocyt zuiverheid zoals bepaald door flow cytometrische kleuring voor CD14 is routinematig meer dan 95% (97.1 ± 0.4%, gemiddelde ± standaard fout van 3 onafhankelijke experimenten, figuur 1B). Levensvatbaarheid van vers geïsoleerde monocyten cel zoals bepaald door trypa...

Watch this Scientific Journal Video about An In vitro Model to Study Heterogeneity of Human Macrophage Differentiation and Polarization at JoVE.com

An In vitro Model to Study Heterogeneity of Human Macrophage Differentiation and Polarization

Monocyt-afgeleide macrofagen belangrijke cellen van het aangeboren immuunsysteem. Hier beschrijven we een eenvoudig te gebruiken<em&gt; In vitro</em&gt; Model om deze cellen te genereren. Met behulp gradiëntcentrifugatie, negatieve kraal isolatie en specifieke cel kweekomstandigheden, kan monocyt-afgeleide macrofagen worden gegenereerd voor fenotypische en functionele studies.

Een<em&gt; In vitro</em&gt; Model te Heterogeniteit van Human Macrophage Differentiatie en Polarisatie Studie

Monocyte-derived macrophages represent an important cell type of the innate immune system. Mouse models studying macrophage biology suffer from the ...

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

An In vitro Model to Study Heterogeneity of Human Macrophage Differentiation and Polarization

An In vitro Co-infection Model to Study Plasmodium falciparum-HIV-1 Interactions in Human Primary Monocyte-derived Immune Cells

An In vitro Co-infection Model to Study Plasmodium falciparum-HIV-1 Interactions in Human Primary Monocyte-derived Immune Cells

Een<em&gt; In vitro</em&gt; Co-infectie model om te onderzoeken<em&gt; Plasmodium falciparum</em&gt;-HIV-1 Interacties in menselijke primaire monocyt-afgeleide immuuncellen

Plasmodium falciparum, the causative agent  of the deadliest form of malaria, and human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) are among the most important ...

Investigation of Macrophage Polarization Using Bone Marrow Derived Macrophages

Onderzoek van Macrophage Polarisatie behulp beenmerg afgeleide Macrofagen

The article describes a readily easy adaptive in vitro model to investigate macrophage polarization. In the presence of GM-CSF/M-CSF, hematopoietic ...

Establishment of an In vitro System to Study Intracellular Behavior of Candida glabrata in Human THP-1 Macrophages

Establishment of an In vitro System to Study Intracellular Behavior of Candida glabrata in Human THP-1 Macrophages

Oprichting van een<em&gt; In vitro</em&gt; Systeem om Intracellular Gedrag van Studie<em&gt; Candida glabrata</em&gt; In Human THP-1 macrofagen

A cell culture model system, if a close mimic of host environmental conditions, can serve as an inexpensive, reproducible and easily manipulatable ...

Quantitative In vitro Assay to Measure Neutrophil Adhesion to Activated Primary Human Microvascular Endothelial Cells under Static Conditions

Quantitative In vitro Assay to Measure Neutrophil Adhesion to Activated Primary Human Microvascular Endothelial Cells under Static Conditions

Kwantitatief<em&gt; In vitro</em&gt; Assay om neutrofieladhesie Maatregel om Activated primaire humane microvasculaire endotheelcellen onder statische omstandigheden

The vascular  endothelium plays an integral part in the inflammatory response. During the  acute phase of inflammation, endothelial cells (ECs) are ...

An In vitro Model to Study Immune Responses of Human Peripheral Blood Mononuclear Cells to Human Respiratory Syncytial Virus Infection

An In vitro Model to Study Immune Responses of Human Peripheral Blood Mononuclear Cells to Human Respiratory Syncytial Virus Infection

Human respiratory syncytial  virus (HRSV) infections present a broad spectrum of disease severity, ranging  from mild infections to life-threatening ...

In Vitro and In Vivo Model to Study Bacterial Adhesion to the Vessel Wall Under Flow Conditions

In Vitro and In Vivo Model to Study Bacterial Adhesion to the Vessel Wall Under Flow Conditions

In vitro en in vivo model voor Bacteriële hechting aan de vaatwand Onder Flow omstandigheden te bestuderen

In order to cause endovascular infections and infective endocarditis, bacteria need to be able to adhere to the vessel wall while being exposed to the ...

Analysis of Lymphocyte Extravasation Using an In Vitro Model of the Human Blood-brain Barrier

Analysis of Lymphocyte Extravasation Using an In Vitro Model of the Human Blood-brain Barrier

Analyse van lymfocyt extravasatie gebruik van een<em&gt; In Vitro</em&gt; Model van het menselijk bloed-hersenbarrière

Lymphocyte extravasation into the central nervous system (CNS) is critical for immune surveillance. Disease-related alterations of lymphocyte ...

Overexpression and Purification of Human Cis-prenyltransferase in Escherichia coli

Overexpression and Purification of Human Cis-prenyltransferase in Escherichia coli

Overexpressie en zuivering van het menselijk<em&gt; Cis</em&gt; -prenyltransferase in<em&gt; Escherichia coli</em

Prenyltransferases (PT) are a group of enzymes that catalyze chain elongation of allylic diphosphate using isopentenyl diphosphate (IPP) via multiple ...

Fabricating Optical-quality Glass Surfaces to Study Macrophage Fusion

Fabriceren van optische kwaliteit glazen oppervlakken te studeren Macrophage Fusion

Visualizing the formation of multinucleated giant cells (MGCs) from living specimens has been challenging due to the fact that most live imaging ...

In Vitro Differentiation of Mouse Granulocyte-macrophage-colony-stimulating Factor (GM-CSF)-producing T Helper (THGM) Cells

In Vitro Differentiation of Mouse Granulocyte-macrophage-colony-stimulating Factor GM-CSF-producing T Helper THGM Cells

In Vitro Differentiatie van muis granulocyt-macrofaag-kolonie-stimulerende Factor (GM-CSF)-produceren van T-Helper (THGM) cellen

The granulocyte-macrophage-colony-stimulating factor (GM-CSF)-producing T helper (THGM) cell is a newly identified T helper cell subset that predominantly ...