הערכה של נוגדן מבוססי תרופות השפעות על מח העצם מאתר והפעלה מקרופאג הצפק
Summary
נוגדן מבוססי תרופות מהפכה לטיפול במחלות דלקתיות. בנוסף יש השפעה ישירה על מטרות מוגדרות, נוגדנים ניתן להפעיל מקרופאגים להיות אנטי דלקתיות. פרוטוקול זה מתאר איך אנטי דלקתיות מקרופאג ההפעלה יכולה להיות המוערך במבחנה, באמצעות העכבר מח עצם, מאקרופאגים ויוו, באמצעות מקרופאגים הצפק.
Abstract
המקרופאגים הם phagocytic תאים חיסוניים מולדת, אשר ליזום תגובות חיסוניות פתוגנים ולתרום פיצוי ריפוי ורקמות. מקרופאגים חשובים באותה מידה ביטול תגובות דלקתיות. הראינו כי מקרופאגים מגורה עם עירוי אימונוגלובולינים (IVIg) ניתן לייצר כמויות גבוהות של ציטוקין דלקתי, אינטרלויקין 10 (IL-10), רמות נמוכות של ציטוקינים פרו-דלקתיים בתגובה lipopolysaccharides חיידקי ( LPS). IVIg היא שנוגדנים ערכיות, בעיקר בנוגדנים Gs (IgGs), איחדו בין הפלזמה של יותר מ-1,000 תורמים דם. הוא משמש כדי להשלים נוגדנים אצל חולים עם ליקויים החיסונית או לדכא את תגובות מערכת החיסון אצל חולים עם תנאים אוטואימוניות או דלקתיות. רמיקייד, נוגדן אלפא (TNFα) גורם טיפולי אנטי הגידול נמק, גם הוכח להפעלת מקרופאגים לייצר IL-10 בתגובה לגירויים דלקתיות. IVIg, תכשירים אחרים נוגדן מבוססי יכול להיבדק כדי לקבוע והשפעותיהם על מקרופאג ההפעלה. מאמר זה מתאר שיטות נגזרת, גירוי של הערכה של מקרופאגים מח עצם מאתר מופעל ע י נוגדנים במבחנה ומקרופגים הצפק מאתר מופעל עם נוגדנים בתוך vivo. לבסוף, נדגים את השימוש סופג המערבי כדי לקבוע את התרומה של תא מסוים מסלולי לפעילות אנטי דלקתיות מקרופאג איתות. פרוטוקולים אלה יכולים לשמש עם עכברים מהונדסים, כדי לקבוע את ההשפעה של protein(s) ספציפי על הפעלת מקרופאג אנטי דלקתיות. טכניקות אלה יכולים לשמש גם כדי להעריך אם תכשירים ספציפיים רשאית לפעול על-ידי שינוי מקרופאגים למצב IL-10-הפקת הפעלה אנטי דלקתי אשר מפחית את תגובות דלקתיות בתוך vivo. זה יכול לספק מידע על עצמו את התפקיד של הפעלת מקרופאג ביעילותם של תכשירים במהלך המחלה במודלים עכברים, ומספקים תובנה מנגנון חדש פוטנציאלי פעולה אצל אנשים. לעומת זאת, זה ייתכן מתריעים מפני השימוש ביולוגיים מבוססי נוגדן ספציפי לטיפול במחלות זיהומיות, במיוחד אם מקרופאגים לשחק תפקיד חשוב בהגנה מארח נגד הזיהום הזה.
Introduction
המקרופאגים הם תאים חיסוניים מולדת, אשר ממלאים תפקידים מרובים בהתגובה החיסונית זיהום או פגיעה. מקרופאגים אחראים ייזום תגובה חיסונית זיהום או רקמת נזק, לעצור את התגובה דלקתית, וקידום של תגובת ריפוי1. דוגמאות של ההפעלה הטובה ביותר למד מקרופאג שלושת המצבים הם: 1) מקרופאגים שטופלו באינטרפרון גמא (IFNγ) ואת ליפופוליסכריד חיידקי (LPS), המיועד מ’ (IFNγ + LPS), אשר תורמים התגובה דלקתית; 2) מקרופאגים מגורה עם אינטרלוקין 4 (IL-4), M(IL-4), בהם יש קשר עם תגובת ריפוי; 3) מקרופאגים מגורה עם מכלולי המערכת החיסונית (IC) ו LPS, מ’ (IC + LPS), אשר יש את היכולת לבטל את2,של תגובה דלקתית3. M (IC + LPS) נבדל M(IL-4) פצע ריפוי מקרופאגים, שאינם מבטאים את האנזים arginase (Arg-1) או FIZZ14. הסמן הטוב ביותר של מקרופאגים אנטי דלקתיות אלה הוא הייצור שלהם ציטוקין5. מקרופאגים תפקידים מרובים בשמירה על הבריאות, אבל גם לתרום סרטן3ומחלות דלקתיות. מסיבה זו, המקרופאגים הם מטרה טיפולית מפתח לטיפול במגוון רחב של מחלות. חשוב לחקור את ההשפעות של נוגדנים על מצב ההפעלה שלהם לפתח מקרופאג מבוססי טיפולים למחלה.
המוקד של מאמר זה הוא על השימוש של מח העצם מאתר נגזר מקרופאגים (BMDMs) ו מקרופאגים הצפק כדי לבחון את ההשפעה של תרופות נוגדנים על תגובות דלקתיות חוץ גופית בתוך ועל ויוו. לאחרונה, היו מספר מחקרים המראים את ההשפעות של נוגדנים על מקרופאג הפעלה6,7,8. מקרופאגים מופעל במשותף עם מכלולים חיסוניים, אשר הם נוגדנים ומורכבת עם אנטיגן, ו LPS, גירוי דלקתי בדרך כלל, לייצר רמות גבוהות מאוד של ציטוקין דלקתי, IL-10, רמות נמוכות מאוד של ציטוקינים פרו-דלקתיים. אינטרלוקין 12 (IL-12)9. בנוסף, רמיקייד, של נוגדנים חד שבטיים כנגד TNFα, נמצאה לעבודה, בין השאר, על ידי גרימת מקרופאגים אנטי דלקתיות שלו שבר crystallizable (Fc) אזור7. דיווחנו כי IVIg + LPS זירוז הפעלה מקרופאג אנטי דלקתי הדומה ל- M (IC + LPS), שבו שיתוף מגורה מקרופאגים לייצר כמויות גדולות של IL-10, כמויות נמוכות של ציטוקינים פרו-דלקתיים יחידה משנית אינטרלוקין 12 או 23 p40 ( IL-12/23p40), interleukin-6 (IL-6) ו- TNF8. IVIg היא תרופה מורכבת נוגדנים polyclonal, בעיקר IgG, אשר יש כבר איחדו מהדם של תורמים יותר מ-1,00010. היא משמשת לטיפול במגוון רחב של מחלות חיסוניות, כגון אידיופטית היווצרות קרישי דם, פולינוירופתיה של המיאלין כרונית, אך את מנגנון הפעולה אינה לגמרי מובן11. השפעת סמים נוגדן מבוסס על הפעלת מקרופאג יכול להידרש באמצעות השיטות המתוארות במסמך זה.
ניתן לבדוק זאת ההשפעות של תכשירים ספציפיים על הפעלת macrophage BMDMs, המקרופאגים הצפק. באמצעות מקורות אלה מקרופאג מאפשרת הערכה של ראשי תאים. בדיקה ראשונית של נוגדנים על תאים בתרבית הראשי דורש פחות זמן והשקעה כספית מאשר דגמים אחרים במחלה זמן רב ויקר. על ידי הזרקת תרופה לתוך יישום עכבר בריא ויוו, ואת לבודד את התאים וניתוח אותם ex-vivo, ניתן לקבוע אם מחקרים הם מוצדקת כדי להעריך אם טיפול עם תרופות/מוצרים ביולוגיים משפיע על ההפעלה מקרופאג במודלים של המחלה.
מחקרים מעטים בוחן את ההשפעה של טיפולים ביולוגיים על מקרופאג הפעלה חוץ גופית בתוך ו ויוו ישירות, טכניקות שלנו לספק יתרון על טכניקות חלופיות. טכניקות הנוכחי כוללות השפעות תרופות וחיסונים בדיקה על מעורבות לתאים אוכלוסיות במבחנה, כגון השפעת רמיקייד תגובת לימפוציטים מעורבת (MLR) או IVIg על אנושי מקרופאגים בתאים תאי דם היקפיים, איפה האפקט לא ניתן לייחס ל-7,סוג תא מסוים12. באמצעות BMDMs ו מקרופאגים הצפק יש יתרון על פני שימוש שורות תאים, כגון תאים RAW264.7, אשר אינם מייצרים את ציטוקינים פרו-דלקתיים, IL-12, בתגובה LPS8,13. בדיקת השפעת סם נוגדן מבוסס על מקרופאג תגובות שמחוץ יתרונות בגלל תגובות ציטוקין ניתן לייחס ישירות מקרופאגים, יותר מאשר מסיקים מקרופאג תגובות על ידי מדידת רמות ציטוקינים סרום14 . BMDMs ו מקרופאגים הצפק יכולים להיות נגזר, מבודד עכברים מהונדסים כדי לקבוע את התפקיד הספציפי של חלבון מקרופאג אנטי דלקתיות הפעלה. לדוגמה, השתמשנו Il10 לקויה(- / –) BMDMs כדי להדגים כי IVIg-induced הפחתה של ייצור ציטוקינים פרו-דלקתיים תלויה חלקית IL-108. מנגנון הפעולה של התרופה יכול ייחקרו באמצעות סופג המערבי, בו ניתן לקבוע את התפקיד של חלבונים ספציפיים ואירועים איתות. ניתן לבצע תגובת שרשרת של פולימראז כמותית (qPCR) BMDMs או מקרופאגים הצפק כדי להציג דפוסים של ביטוי גנים כתוצאה מהפעלה נוגדן. מודלים המחלה בעכברים יכול לספק מידע על יעילות פוטנציאל של נוגדן מבוססי טיפולים ביולוגיים במודלים למחלות מעי דלקתיות, דלקת מפרקים שגרונית מחלות סרטן15,16, 17. אולם, מהטכניקות שתוארו כאן יספק מידע על מנגנון הפעולה של תכשירים אלה על-ידי קביעת אם הם זירוז פעילות מקרופאג אנטי דלקתיות.
Protocol
Representative Results
Discussion
מקרופאג הפעלה הברית תפקיד חשוב הן רקמה הומאוסטזיס ומחלות22. מקרופאגים יכולים להיות ברורים כמו גם חופפים הברית הפעלה, בהתאם רמזים שלהם microenvironment3. . יש להם תפקידים ברורים בכל שלבי התגובה דלקתיות: ההגנה נגד פתוגנים, פצע ריפוי ורקמות פיצוי, ויש גם מצב הפעלה אנטי דלקתי מ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
L.K. היא זוכת פרס studentship בוגר אוניברסיטת בריטיש קולומביה מלגת 4 שנים (4YF). L.M.S. הוא הנמען של אגודה הקנדי של גסטרואנטרולוגיה / קרוהן, קוליטיס קנדה / ניו CIHR שכר חוקר פרס הוא מלומד הביו-רפואית של קרן מייקל סמית למחקר בריאות. עבודה זו נתמכה על ידי מענק פרוייקט משירותי הדם הקנדי, בשיתוף עם קנדי מוסדות של בריאות המחקר (להעניק # CIHR2016-LS).
Materials
| Iscove’s modified Dulbecco’s medium (IMDM) | Life technologies | 12440053 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Life technologies | 12483-020 | |
| Recombinant murine macrophage colony stimulating factor (MCSF) | Stemcell technologies | 78059 | |
| Penicillin-streptomycin | Life technologies | 15140148 | |
| Monothioglycerol (MTG) | Sigma | 88640 | |
| 1X red blood cell lysis buffer | eBioscience | ||
| Cell dissociation buffer | Life technologies | 13150016 | Enzyme-Free, Hanks's-based, EDTA |
| Lipopolysaccharide (LPS) | Sigma aldrich | L 4516 | From E. coli 0127:B8 |
| IVIg (Gammunex) | Grifols | Received from BC Children's Hospital, Transfusion Medicine | |
| IVIg (Gammagard liquid) | Baxter Healthcare Corporation | Received from BC Children's Hospital, Transfusion Medicine | |
| IVIg (Octagam) | Octapharma | Received from BC Children's Hospital, Transfusion Medicine | |
| Phosphate buffered saline (PBS) (sterile), pH 7.4 | Life technologies | 10010023 | |
| mouse IL-10 ELISA | BD biosciences | 555252 | |
| mouse IL-12/23p40 ELISA | BD biosciences | 555165 | |
| anti-Erk1/2 antibody | Cell signalling technology | 9101 | |
| anti-pp38 antibody | Cell signalling technology | 9211 | |
| anti-GAPDH antibody | Fitzgerald industries | 10R-G109A | |
| 26 g needle | BD biosciences | 305110 | |
| 1 mL syringe | BD biosciences | 309659 | |
| 10 mL syringe | BD biosciences | 309604 | |
| 15 mL conical tube | BD biosciences | 352096 | |
| 50 mL conical tube | BD biosciences | 352070 | |
| microcentrifuge tube (1.7 mL) | Diamed | SPE155-N | |
| 75 cm2 tissue culture treated flask | BD biosciences | 353136 | |
| Cell scraper | BD biosciences | 353085 | |
| Forcepts | VWR | 82027-386 | fine tip, dissecting |
| Scissors | VWR | 82027-582 | Delicate, 4 1/2" |
| Brightfield microscope | Motic | AE31 | Inverted phase contrast |
| Scale | Mettler | PE 3000 |
References
- Murray, P. J., Wynn, T. A. Protective and pathogenic functions of macrophage subsets. Nat Rev Immunol. 11 (11), 723-737 (2011).
- Martinez, F. O., Gordon, S. The M1 and M2 paradigm of macrophage activation: time for reassessment. F1000Prime Rep. 6, 13 (2014).
- Mosser, D. M., Edwards, J. P. Exploring the full spectrum of macrophage activation. Nat Rev Immunol. 8 (12), 958-969 (2008).
- Edwards, J. P., Zhang, X., Frauwirth, K. A., Mosser, D. M. Biochemical and functional characterization of three activated macrophage populations. J Leukoc Biol. 80 (6), 1298-1307 (2006).
- Mosser, D. M., Zhang, X. Activation of murine macrophages. Curr Protoc Immunol. , (2008).
- Gallo, P., Gonçalves, R., Mosser, D. M. The influence of IgG density and macrophage Fc (gamma) receptor cross-linking on phagocytosis and IL-10 production. Immunol Lett. 133 (2), 70-77 (2010).
- Vos, A. C., et al. Anti-tumor necrosis factor-α antibodies induce regulatory macrophages in an Fc region-dependent manner. Gastroenterology. 140 (1), 221-230 (2011).
- Kozicky, L. K., et al. Intravenous immunoglobulin skews macrophages to an anti-inflammatory, IL-10-producing activation state. J Leukoc Biol. 98 (6), 983-994 (2015).
- Sutterwala, F. S., Noel, G. J., Salgame, P., Mosser, D. M. Reversal of proinflammatory responses by ligating the macrophage Fcgamma receptor type I. J Exp Med. 188 (1), 217-222 (1998).
- Nimmerjahn, F., Ravetch, J. V. The antiinflammatory activity of IgG: the intravenous IgG paradox. J Exp Med. 204 (1), 11-15 (2007).
- Gelfand, E. W. Intravenous immune globulin in autoimmune and inflammatory diseases. N Engl J Med. 368 (8), 777 (2013).
- Andersson, J., Skansén-Saphir, U., Sparrelid, E., Andersson, U. Intravenous immune globulin affects cytokine production in T lymphocytes and monocytes/macrophages. Clin Exp Immunol. 104, 10-20 (1996).
- Saito, S., Matsuura, M., Hirai, Y. Regulation of lipopolysaccharide-induced interleukin-12 production by activation of repressor element GA-12 through hyperactivation of the ERK pathway. Clin Vaccine Immunol. 13 (8), 876-883 (2006).
- Cao, S., Zhang, X., Edwards, J. P., Mosser, D. M. NF-kappaB1 (p50) homodimers differentially regulate pro- and anti-inflammatory cytokines in macrophages. J Biol Chem. 281 (36), 26041-26050 (2006).
- Neurath, M. F. New targets for mucosal healing and therapy in inflammatory bowel diseases. Mucosal Immunol. 7 (1), 6-19 (2014).
- Bryant, A., Moore, J. Rituximab and its potential for the treatment of rheumatoid arthritis. Ther Clin Risk Manag. 2 (2), 207-212 (2006).
- Weiner, L. M., Surana, R., Wang, S. Monoclonal antibodies: versatile platforms for cancer immunotherapy. Nat Rev Immunol. 10 (5), 317-327 (2010).
- Louis, K. S., Siegel, A. C. Cell viability analysis using trypan blue: manual and automated methods. Methods Mol Biol. 740, 7-12 (2011).
- Liu, Z. Q., Mahmood, T., Yang, P. C. Western blot: technique, theory and trouble shooting. N Am J Med Sci. 6 (3), 160 (2014).
- Nolan, T., Hands, R. E., Bustin, S. A. Quantification of mRNA using real-time RT-PCR. Nat Protoc. 1 (3), 1559-1582 (2006).
- Lucas, M., Zhang, X., Prasanna, V., Mosser, D. M. ERK activation following macrophage FcgammaR ligation leads to chromatin modifications at the IL-10 locus. J Immunol. 175 (1), 469-477 (2005).
- Murray, P. J., et al. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines. Immunity. 41 (1), 14-20 (2014).
- Anderson, C. F., Gerber, J. S., Mosser, D. M. Modulating macrophage function with IgG immune complexes. J Endotoxin Res. 8 (6), 477-481 (2002).
- Sutterwala, F. S., Noel, G. J., Clynes, R., Mosser, D. M. Selective suppression of interleukin-12 induction after macrophage receptor ligation. J Exp Med. 185 (11), 1977-1985 (1997).
- Riquelme, P., et al. IFN-γ-induced iNOS expression in mouse regulatory macrophages prolongs allograft survival in fully immunocompetent recipients. Mol Ther. 21 (2), 409-422 (2013).
- Vos, A. C., et al. Regulatory macrophages induced by infliximab are involved in healing in vivo and in vitro. Inflamm Bowel Dis. 18 (3), 401-408 (2012).
- Zhang, X., Goncalves, R., Mosser, D. M. The isolation and characterization of murine macrophages. Curr Protoc Immunol. , (2008).
- Gerber, J. S., Mosser, D. M. Reversing lipopolysaccharide toxicity by ligating the macrophage Fc gamma receptors. J Immunol. 166 (11), 6861-6868 (2001).
- Durandy, A., et al. Intravenous immunoglobulins–understanding properties and mechanisms. Clin Exp Immunol. 158, 2-13 (2009).
- Jolles, S., Sewell, W. A., Misbah, S. A. Clinical uses of intravenous immunoglobulin. Clin Exp Immunol. 142 (1), 1-11 (2005).
- Murakami, K., et al. Intravenous immunoglobulin preparation prevents the production of pro-inflammatory cytokines by modulating NFκB and MAPKs pathways in the human monocytic THP-1 cells stimulated with procalcitonin. Inflamm Res. 63 (9), 711-718 (2014).
