Name: neutrophil lifespan extension with clon-g and an in vitro spontaneous death assay
Uploaded: 2023-05-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Neutrophil Lifespan Extension with CLON-G and an In Vitro Spontaneous Death Assay at JoVE.com

Dieses Projekt wurde vom Haihe Laboratory of Cell Ecosystem Innovation Fund (22HHXBSS00036, 22HHXBSS00019), dem Innovationsfonds für medizinische Wissenschaften der Chinesischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften (CAMS) (2021-I2M-1-040,2022-I2M-JB-015), dem Sonderforschungsfonds für zentrale Universitäten, dem Peking Union Medical College (3332022062) und dem Science and Technology Support Program der Provinz Sichuan (NO. 2021YJ0480) unterstützt.

Das Boston Children's Hospital and State Key Laboratory of Experimental Hematology (SKLEH) Animal Care and Use Committee genehmigte und überwachte alle Verfahren. Abbildung 1 zeigt ein Flussdiagramm der Kultivierung von Neutrophilen mit CLON-G und dem In-vitro-Todestest .
1. Verlängerung der Lebensdauer von Neutrophilen mit CLON-G
HINWEIS: Alle genannten Vorgänge und Materialien müssen steril sein. Stellen Si...

Neutrophile Granulozyten spielen eine wichtige Rolle bei der angeborenen und adaptiven Immunität, und ihre Homöostase ist streng reguliert. Neutrophile Granulozyten sind die am häufigsten vorkommenden Leukozyten im peripheren Blut des Menschen und haben einen robusten und schnellen Umsatz. Ein gesunder Erwachsener kann täglich 1 x 109 Neutrophile/kg aus dem Knochenmark freisetzen28. Das Absterben der Neutrophilen ist daher zu einem der rätselhaften Rätsel auf diesem Gebiet geworde...

Es ist bekannt, dass Neutrophile ein Arsenal an reichlich zytoplasmatischen Granula, Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat (NADPH)-Oxidase, antimikrobiellen Enzymen und verschiedenen Organellen enthalten, die sich gegen eindringende Mikroben verteidigen. Darüber hinaus sind sie sehr beweglich und die ersten Zellen, die an die Entzündungsstelle rekrutiert werden, was bedeutet, dass Neutrophile die erste Verteidigungslinie des angeborenen Immunsystems sind 1,2. Die Granulozyten-Transfusionstherapie ist daher zu einer vielversprechenden klinischen Behandlung für neutropeniebedingte Infektionen geworden, um die Immunität der neutrophilen Granulozyten vorübergehend zu stärken 3,4,5. Neuere Entdeckungen haben deutlich gezeigt, dass Neutrophile in vielen physiopathologischen Szenarien auch als vielschichtige Effektoren fungieren6. Die durchschnittliche Lebenserwartung eines Neutrophilen beträgt weniger als 24 Stunden, so dass die Grundlagenforschung an Neutrophilen und die Anwendung von Neutrophilenstudien aufgrund der Einschränkungen im Zusammenhang mit stabiler Genmanipulation und Langzeitlagerung enorm schwierig sind 7,8,9,10,11 . Es gibt einige Zelllinien, die teilweise einige neutrophile Funktionen aufweisen können, wie z. B. HL-60, PLB-985, NB4, Kasumi-1 und induzierte pluripotente Stammzellen12. Diese Zelllinien können eine effektive Genom-Editierung und Kryokonservierung erreichen. Sie unterscheiden sich jedoch immer noch recht stark von den primären Neutrophilen und können daher die Funktionen der Neutrophilen nicht originalgetreu rekapitulieren13. Daher stützt sich der größte Teil der Forschung auf diesem Gebiet immer noch auf frisch isolierte primäre Neutrophile. Das Feld beruht immer noch auf der Erzeugung teurer und zeitaufwändiger bedingter Knock-out-Mäuse, um bestimmte Genfunktionen in Neutrophilen zu untersuchen, aber derzeit gibt es keine menschlichen Modelle.
Nachdem wir unsere Anstrengungen unternommen haben, um die heterogenen Prozesse zu erforschen, die am Tod von Neutrophilen beteiligt sind, und die vielfältigen Signalwege, die diese Prozesse regulieren14,15, wurde kürzlich über eine neue Behandlung namens CLON-G (Caspasen-lysosomale Membranpermeabilisation-Oxidationsmittel-Nekroptose-Hemmung plus Granulozyten-Kolonie-stimulierender Faktor) berichtet 16. CLON-G besteht aus Q-VD-oph (Chinolyl-Valyl-O-methylaspartyl-[-2,6-difluorphenoxy]-methylketon), Hsp70 (Hitzeschockprotein 70), DFO (Deferoxamin), NAC (N-Acetylcystein), Nec-1s (Necrostatin-1s) und G-CSF (Granulozytenkolonie-stimulierender Faktor). Der Spontantod von Neutrophilen wird durch mehrere Wege vermittelt, darunter Apoptose, Nekroptose und Pyroptose. Q-VD-oph hemmt die Apoptose von Neutrophilen als Pan-Caspase-Inhibitor, indem es auf Caspase 1, Caspase 3, Caspase 8 und Caspase 9 abzielt17. Die Nekroptose der Neutrophilen ist von einem Signalweg abhängig, an dem die Rezeptor-interagierende Proteinkinase-1 (RIPK1) und das gemischte Kinase-Domänen-ähnliche Protein (MLKL) beteiligt sind18. Als RIPK1-Inhibitor hemmen Nec-1s die Nekroptose von Neutrophilen. Hsp70 und DFO können die lysosomale Membranpermeabilisierung (LMP) hemmen, was die Apoptose der neutrophilen Granulozyten19 und die Pyroptose20 induzieren könnte. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) spielen eine wichtige Rolle beim Tod von Neutrophilen, indem sie LMP19 und Apoptose21 vermitteln und Überlebenssignale22 hemmen. Als Antioxidans, das die Akkumulation von ROS reduzieren kann, verzögert NAC den Tod von Neutrophilen. Als Wachstumsfaktor aktiviert G-CSF die Überlebenssignale der neutrophilen Granulozyten und hemmt die Calpain-induzierte Apoptose23,24. Durch die gleichzeitige Ausrichtung auf mehrere spontane Todeswege der Neutrophilen kann die Lebensdauer der Neutrophilen effektiv auf mehr als 5 Tage verlängert werden, ohne ihre Funktion zu beeinträchtigen. Die CLON-G-Behandlung erweitert die Möglichkeiten der Konservierung, des Transports und der Genmanipulation von Neutrophilen, was die Forschung in der Gemeinschaft der Neutrophilen beschleunigen kann. In der Zwischenzeit können die derzeit zugelassenen Protokolle für Zelltod-Assays auf der Grundlage des Wissens über den Tod von Neutrophilen unerwartete Schäden an Neutrophilen verursachen14, so dass diese Protokolle verfeinert wurden, um für Neutrophilenstudien besser geeignet zu sein. Dieser Bericht enthält detaillierte Protokolle für die Kultivierung von Neutrophilen mit CLON-G und einen In-vitro-Zelltodtest von Maus-Neutrophilen mittels Durchflusszytometrie und Fluoreszenzbildgebung. CLON-G ist sowohl auf Maus- als auch auf menschliche Neutrophile wirksam; Die Mausproben werden hier jedoch demonstriert, um dieses Protokoll zu vereinfachen. Die Konzentration von NAC beträgt 1 mM für Maus-Neutrophile und 10 μM für humane Neutrophile. Hsp70 ist speziesspezifisch und sollte daher entsprechend der Quelle der Neutrophilen eingesetzt werden. Bei diesem Protokoll spielt es keine Rolle, ob und wie Neutrophile aus peripherem Blut oder Knochenmark isoliert werden.
Für die vorliegende Studie wurden Neutrophile aus dem Knochenmark der Maus isoliert, um genügend Neutrophile für die Experimente zu erhalten, da etwa 1 x 10 7-1,5 x 107 Neutrophile aus dem Knochenmark gewonnen werden können, während nur 1 x 10 6 Neutrophile aus dem peripheren Blut einer einzelnen 8-12 Wochen alten C57BL/6-Maus (beiderlei Geschlechts) isoliert werden können. Es wurde eine Gradientenzentrifugation durchgeführt, um eine mögliche Beschädigung und Aktivierung durch die mechanische Stimulation der FACS-Sortierung oder MACS-Sortierung zu vermeiden.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>0.2 &#181;m syringe filter</td>
			<td>Pall Corporation</td>
			<td>4612</td>
			<td>Filtrate prepared CLON-G components.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL micro centrifuge tube</td>
			<td>LABSELECT</td>
			<td>MCT-001-150</td>
			<td>Lab consumable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mL Centrifuge Tubes</td>
			<td>LABSELECT</td>
			<td>CT-002-15</td>
			<td>Lab consumable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 well cell culture plate</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>351147</td>
			<td>Neutrophil culture plate.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL Centrifuge Tubes</td>
			<td>LABSELECT</td>
			<td>CT-002-50</td>
			<td>Lab consumable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD LSRII</td>
			<td>BD</td>
			<td></td>
			<td>Instrument for flow cytometry analysis of neutrophil death.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride (CaCl2)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C4901</td>
			<td>Assitant of Annexin-V binding&#160; to phosphatidylserine.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal microscope</td>
			<td>Perkinelmer</td>
			<td>UltraVIEW VOX</td>
			<td>Instrument for fluorescent analysis of neutrophil death.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal plate</td>
			<td>NEST</td>
			<td>801001-20mm</td>
			<td>Lab consumable for fluorescent image assay.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Counting beads</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>C36950</td>
			<td>Quantification in flow cytometry analysis of neutrophil death.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DFO</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D9533</td>
			<td>Component of CLON-G. LMP inhibitor.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide ( DMSO)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D2650</td>
			<td>Solvent for Q-VD-oph and Nec-1s.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10099141C</td>
			<td>Component of neutrophil culture basic medium. Nutrition supply.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC-Annexin-V</td>
			<td>BD</td>
			<td>51-65874X</td>
			<td>Annexin-V can bind to phosphatidylserine of aged cells.This is at FITC channel.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hsp70</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab113187</td>
			<td>Component of CLON-G. LMP inhibitor.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NAC</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A9165</td>
			<td>Component of CLON-G. Antioxidant.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nec-1s</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>852391-15-2</td>
			<td>Component of CLON-G. Necroptosis inhibitor.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin Solution (PS)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15070063</td>
			<td>Component of neutrophil culture basic medium. Antibiotics to protect cells from bacteria comtamination.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propidium Iodide (PI)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>421301</td>
			<td>For neutrophil death assay. A small fluorescent molecule that binds to DNA&#160; but cannot passively traverse into cells that possess an intact plasma membrane.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q-VD-oph</td>
			<td>Selleck chem</td>
			<td>S7311</td>
			<td>Component of CLON-G. Pan-caspase inhibitor.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant Human Granulocyte Colony-stimulating Factor for Injection (CHO cell)(G-CSF)</td>
			<td>Chugai Pharma China</td>
			<td>GRANOCYTE</td>
			<td>Component of CLON-G.&#160; Promote neutrophil survival through Akt pathway.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Round-Bottom Polystyrene Tubes</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>100-0102</td>
			<td>Lab consumable for flow cytometry analysis.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI1640</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>C11875500BT</td>
			<td>Component of neutrophil culture basic medium.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline</td>
			<td>LEAGENE</td>
			<td>R00641</td>
			<td>Solution for flow cytometry analysis of neutrophil death.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide (NaOH)</td>
			<td>FENG CHUAN</td>
			<td>13-011-00029</td>
			<td>pH adjustion for NAC.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wright-Giemsa Stain Solution</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>G1020</td>
			<td>Neutrophil cytospin staining.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

neutrophil lifespan extension with clon-g and an in vitro spontaneous death assay

Die durchschnittliche Lebensdauer eines Neutrophilen beträgt weniger als 24 h, was die Grundlagenforschung an Neutrophilen und die Anwendung von Neutrophilenstudien einschränkt. Unsere bisherigen Forschungen zeigten, dass mehrere Signalwege den spontanen Tod von Neutrophilen vermitteln könnten. Es wurde ein Cocktail entwickelt, der gleichzeitig auf diese Signalwege abzielt, Caspasen-lysosomale Membranpermeabilisierung-Oxidationsmittel-Nekroptose-Hemmung sowie Granulozyten-Kolonie-stimulierender Faktor (CLON-G), der die Lebensdauer der Neutrophilen auf mehr als 5 Tage verlängerte, ohne die Neutrophilenfunktion signifikant zu beeinträchtigen. Gleichzeitig wurde ein zuverlässiges und stabiles Protokoll zur Beurteilung und Bewertung des Neutrophilentods entwickelt. In dieser Arbeit zeigen wir, dass CLON-G die Lebensdauer von Neutrophilen in vitro auf mehr als 5 Tage verlängern kann, und wir zeigen die Verlängerung der Lebensdauer von Neutrophilen mit FACS und konfokaler Fluoreszenzmikroskopie. Dieser Bericht stellt Verfahren zur Herstellung von CLON-G vor und stellt einen in vitro Spontantodtest von Neutrophilen vor, der für die Untersuchung von Neutrophilen und für die anschließende Untersuchung des Neutrophilentods verwendet werden kann und somit eine zuverlässige Ressource für die Neutrophilengemeinschaft darstellt.

Die Wright-Giemsa-gefärbte Morphologie (Abbildung 2A-D) und die FACS-Phänotypen (Abbildung 2E-J) der mit CLON-G behandelten Neutrophilen wurden nicht beeinflusst. Die Viabilität der mit CLON-G behandelten Neutrophilen nach 24 h betrug etwa 90%+, basierend auf der durchflusszytometrischen Analyse (Abbildung 3) und den Fluoreszenzbild-Assays (A...

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Neutrophil Lifespan Extension with CLON-G and an In Vitro Spontaneous Death Assay

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung von CLON-G, um die Lebensdauer der Neutrophilen auf mehr als 5 Tage zu verlängern, und bietet ein zuverlässiges Verfahren zur Beurteilung des Neutrophilentods mit Durchflusszytometrie und konfokaler Fluoreszenzmikroskopie.

Verlängerung der Lebensdauer von Neutrophilen mit CLON-G und einem In-vitro-Spontantod-Assay

The average lifespan of a neutrophil is less than 24 h, which limits basic research on neutrophils and the application of neutrophil studies. Our previous ...

Unser Protokoll bietet ein Cocktailmedium, um die Lebensdauer der Neutrophilen auf mehr als fünf Tage zu verlängern, ohne die Funktionen der Neutrophilen zu beeinträchtigen. Es bietet auch eine zuverlässige In-vitro-Dialyse für Neutrophile. Die CLON-G-Behandlung erweitert die Möglichkeiten der Konservierung, des Transports und der Genmanipulation von Neutrophilen, was die Forschung in der Gemeinschaft der Neutrophilen beschleunigen kann.Bereiten Sie zunächst das Basismedium vor, indem Sie RPMI 1640 FBS und Pen-Streptokokken in ein 50-Milliliter-Röhrchen geben. Tauen Sie gleichzeitig alle Stammlösungen der CLON-G-Komponenten auf Eis auf. Anschließend HSP 70 und 200 Mikrogramm pro Milliliter G-CSF im Basismedium verdünnen.976 Mikroliter Basismedium in ein 15-Milliliter-Zentrifugenröhrchen überführen. Fügen Sie dazu die CLON-G-Komponenten hinzu, um einen Milliliter 2x CLON-G-Medium wie im Manuskript beschrieben herzustellen. Als nächstes wird die Neutrophilenkultur vorbereitet, indem die isolierten Mausneutrophilen im Basismedium suspendiert werden.Fügen Sie CLON-G-Medium, gefolgt von dem Basismedium, zu 24 Well-Platten ohne Gewebekulturen hinzu. Geben Sie dann 100 Mikroliter der vorbereiteten Zellsuspension hinzu und pipettieren Sie vorsichtig drei- bis viermal. Inkubieren Sie die Kulturplatte bei 37 Grad Celsius mit 5% Kohlendioxidzufuhr.Die kultivierten Neutrophilen werden mit Cytospin angefärbt und mit einem Lichtmikroskop analysiert. Für die durchflusszytometrische Analyse wird ein Milliliter Zellmedium in die über Nacht gewachsene neutrophile Zellkultur gegeben. Mischen Sie das Zellkulturmedium, indem Sie es fünf- bis siebenmal vorsichtig pipettieren, und geben Sie 100 Mikroliter dieser Mischung zu den gewünschten Zeitpunkten in ein Durchflusszytometrieröhrchen.Gleichzeitig werden die Zählkügelchen umgewirbelt und 10 Mikroliter Perlenlösung in dasselbe Durchflusszytometrieröhrchen pipetiert, das das Zellmedium enthält. Geben Sie 10 Mikroliter einer vorbereiteten Färbemischung in dieses Durchflusszytometrie-Röhrchen und inkubieren Sie es fünf Minuten lang im Kühlschrank unter Dunkelheit. Geben Sie dann 100 Mikroliter Kochsalzlösung in das Röhrchen und mischen Sie es gut, um eine gleichmäßige Verteilung der Zählperlen und -zellen zu gewährleisten.Führen Sie abschließend die durchflusszytometrische Analyse der Zellsuspension durch, wie im Textmanuskript beschrieben. Für Fluoreszenzbilder werden zwei Milliliter Zellsuspension pro konfokaler Platte hinzugefügt und bei 37 Grad Celsius und 5 % Kohlendioxid inkubiert. Lösen Sie währenddessen ein Gramm Calciumchlorid in 45 Millilitern Kochsalzlösung auf und filtrieren Sie es mit einer 0,2-Mikrometer-Filtereinheit.Entfernen Sie die konfokale Platte vorsichtig zum gewünschten Zeitpunkt. Färben Sie die Zellen mit 10 Mikrolitern FITC-Annexin-V, PI und Calciumchlorid für fünf Minuten bei Raumtemperatur. Nehmen Sie dann mit einem konfokalen Fluoreszenzmikroskop die Bilder mit den gewünschten Kanälen auf.In der vorliegenden Studie war die Morphologie der Neutrophilen im CLON-G-Medium auch nach fünf Tagen nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus zeigten die Fax-Phänotypen nach der Behandlung intakte Zellen. Die durchflusszytometrische Analyse ergab eine positive Population von unbehandelten Neutrophilen in Annexin-V und der Populationsverlust könnte auf Ethylendiamintetraessigsäure im Zellmedium zurückzuführen sein.Die Viabilität der mit CLON-G behandelten Neutrophilen nach 24 Stunden betrug jedoch etwa mehr als 90%Die Fluoreszenzbild-Assays bestätigten auch die Zellviabilität der mit CLON-G behandelten Neutrophilen. Die Neutrophilen, die 24 Stunden lang im Basismedium kultiviert wurden, zeigten gepuffte Zellen, und der Verlust dieser Zellen könnte auf das Schütteln oder Pipettieren der konfokalen Platte zurückzuführen sein. Die Konzentrationen und Wirkungen von CLON-G-Verbindungen können die Tests auf neutrophile Granulozyten erheblich beeinflussen.Vermeiden Sie nach Möglichkeit eine Modulation. Untersuchungen zu Neutrophilen sind mühsam, teuer und aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer in der klinischen Anwendung äußerst begrenzt. Mit dieser Methode werden diese Hindernisse teilweise überwunden.

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