RU2539750C2 - Method of evaluating immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells - Google Patents

Method of evaluating immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells Download PDF

Info

Publication number
RU2539750C2
RU2539750C2 RU2013115818/10A RU2013115818A RU2539750C2 RU 2539750 C2 RU2539750 C2 RU 2539750C2 RU 2013115818/10 A RU2013115818/10 A RU 2013115818/10A RU 2013115818 A RU2013115818 A RU 2013115818A RU 2539750 C2 RU2539750 C2 RU 2539750C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
mscs
level
immunosuppressive properties
molecules
Prior art date
Application number
RU2013115818/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013115818A (en
Inventor
Всеволод Арсеньевич Ткачук
Юлия Геннадьевна Суздальцева
Юрий Петрович Рубцов
Кирилл Владимирович Горюнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2013115818/10A priority Critical patent/RU2539750C2/en
Publication of RU2013115818A publication Critical patent/RU2013115818A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2539750C2 publication Critical patent/RU2539750C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to field of medicine, molecular biology and biopharmaceutics. Method of determining immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells by measuring expression level of molecule HLA-DR on the surface of cell membranes and measuring level expression of molecules IDO, iNOS and COX-2 in cells. As criterion of evaluation serves double increase of level of expression of HLA-DR on the surface of membranes MSC and/or mRNA genes IDO, iNOS and COX-2 in cells.
EFFECT: invention can be applied for evaluation of immunosuppressive properties of cells for diagnostic purposes.
6 dwg, 5 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области медицины, в частности к биофармакологии и медицине, и касается способа оценки иммуносупрессивного потенциала мезенхимальных стромальных клеток.The invention relates to medicine, in particular to biopharmacology and medicine, and relates to a method for evaluating the immunosuppressive potential of mesenchymal stromal cells.

Уровень техникиState of the art

В последнее время обнаружено, что мезенхимальные стромальные (стволовые) клетки (МСК) обладают антивоспалительными и иммуносупрессивными свойствами, выражающимися в подавлении пролиферации активированных Т-лимфоцитов, в подавлении созревания дендритных клеток и снижении способности В-клеток секретировать иммуноглобулины.Recently, it was found that mesenchymal stromal (stem) cells (MSCs) have anti-inflammatory and immunosuppressive properties, which are expressed in the suppression of the proliferation of activated T-lymphocytes, in the suppression of the maturation of dendritic cells and a decrease in the ability of B cells to secrete immunoglobulins.

Иммуносупрессивные свойства МСК проявляются не постоянно, а вследствие воздействия провоспалительного микроокружения: (активированных лимфоцитов) и провоспалительных цитокинов (IL-1, TNF-alpha, IFN-gamma) [Rubtsov YP, Suzdaltseva YG, Goryunov KV, Kalinina N1, Sysoeva VY, Tkachuk VA. Acta Naturae. 2012 Jan; 4(1):23-31. Regulation of Immunity via Multipotent Mesenchymal Stromal Cells].The immunosuppressive properties of MSCs are not always manifested, but as a result of exposure to the pro-inflammatory microenvironment: (activated lymphocytes) and pro-inflammatory cytokines (IL-1, TNF-alpha, IFN-gamma) [Rubtsov YP, Suzdaltseva YG, Goryunov KV, Kalinina N1, Sysoeva VY, Tkach VA. Acta Naturae. 2012 Jan; 4 (1): 23-31. Regulation of Immunity via Multipotent Mesenchymal Stromal Cells].

Под действием этих факторов МСК изменяют свой фенотип. На поверхности мембраны клеток в этом случае появляются молекулы HLA-DR (HLA II класса, МНС II класса - главный комплекс гистосовместимости 2 класса), не свойственные им в нормальном микроокружении [Devine S.M., Cobbs С, Jennings М., Bartholomew А., Hoffman R. // Blood. 2003. V.101, P.2999-3001; Krampera M., Glennie S., Dyson J., et al // Blood. 2003. V.101, P.3722-3729; Liu H., Kemeny D.M., Heng B.C., et al // J Immunol. 2006. V.176, P.2864-2871; Romieu-Mourez R., Francois M., Boivin M.N., Stagg J., Galipeau J. // J Immunol. 2007. V.179, Р1549-1558].Under the influence of these factors, MSCs change their phenotype. In this case, HLA-DR molecules appear on the surface of the cell membrane (HLA class II, class II MHC — the main histocompatibility complex of class 2), which are not characteristic of them in a normal microenvironment [Devine SM, Cobbs C, Jennings M., Bartholomew A., Hoffman R. // Blood. 2003. V.101, P.2999-3001; Krampera M., Glennie S., Dyson J., et al // Blood. 2003. V.101, P.3722-3729; Liu H., Kemeny D.M., Heng B.C., et al // J Immunol. 2006. V.176, P.2864-2871; Romieu-Mourez R., Francois M., Boivin M.N., Stagg J., Galipeau J. // J Immunol. 2007. V.179, P1549-1558].

Под действием провоспалительных цитокинов МСК секретируют молекулы, также не свойственные им в обычном/нормальном состоянии. Секретируемые МСК молекулы, в свою очередь, оказывают выраженный иммуносупрессивный эффект на активированные лимфоциты. Предполагаемые молекулы, участвующие в процессах иммуносупрессии и являющиеся маркерами этого явления - IDO (индоламин-2,3-диоксигеназа, indoleamine-2,3- deoxygenase), iNOS (индуцируемая NO-синтаза, inducible nitric oxide synthase).Under the action of pro-inflammatory cytokines, MSCs secrete molecules that are also not characteristic of them in the normal / normal state. Secreted MSC molecules, in turn, have a pronounced immunosuppressive effect on activated lymphocytes. Alleged molecules involved in the processes of immunosuppression and which are markers of this phenomenon are IDO (indolamine-2,3-dioxigenase, indoleamine-2,3-deoxygenase), iNOS (inducible nitric oxide synthase).

Существующие методы оценки иммуносупрессивных свойств МСК основаны на следующем принципе - контрольные МСК, а также МСК, подверженные воздействию тех или иных факторов, помещают в культуру с активированными Т-клетками или другими видами иммунных клеток (В-клетки, макрофаги, дендритные клетки). После совместной инкубации иммуносупрессивные свойства МСК характеризует их способность подавлять (угнетать) функции иммунных клеток, в частности, секретировать факторы воспаления (например, цитокины), экспонировать на поверхности характеристические молекулы (т.н. маркеры активации), замедлять деление активированных клеток. То есть, способность МСК к иммуносупрессии определяют опосредованно, путем измерения характеристик, присущих иммунным клеткам. К недостаткам данного метода можно отнести сложность измерения, поскольку для сокультивирования МСК и активированных иммунных клеток требуется источник этих клеток, надежный способ их активации, способ измерения одного или более параметров (скорость деления, уровень продукции провоспалительных молекул и т.п.). Дополнительную проблему создает то, что о свойствах МСК судят по свойствам других клеток, что может приводить к дополнительным неточностям и необходимости стандартизации, поскольку в сложной системе невозможно исключить взаимное воздействие одних компонентов на другие.Existing methods for assessing the immunosuppressive properties of MSCs are based on the following principle - control MSCs, as well as MSCs exposed to various factors, are placed in a culture with activated T cells or other types of immune cells (B cells, macrophages, dendritic cells). After joint incubation, the immunosuppressive properties of MSCs characterize their ability to suppress (inhibit) the functions of immune cells, in particular, secrete inflammatory factors (e.g. cytokines), expose characteristic molecules on the surface (so-called activation markers), and slow down the division of activated cells. That is, the ability of MSCs to immunosuppression is determined indirectly by measuring the characteristics inherent in immune cells. The disadvantages of this method include the complexity of the measurement, since the co-cultivation of MSCs and activated immune cells requires a source of these cells, a reliable way to activate them, a method of measuring one or more parameters (fission rate, production level of pro-inflammatory molecules, etc.). An additional problem is that the properties of MSCs are judged by the properties of other cells, which can lead to additional inaccuracies and the need for standardization, since in a complex system it is impossible to exclude the mutual influence of some components on others.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ определения фенотипа мезенхимальных стволовых клеток, включающий контактирование мезенхимальных стволовых клеток с антиген-специфическими активированными иммунными клетками, и измерения антиген-специфической активности антиген-специфических иммунных клеток, активированных до и после контакта с мезенхимальными стволовыми клетками, в которых сокращение антиген-специфической активности в результате контакта с мезенхимальными стволовыми клетками определяет иммуносупрессорный потенциал мезенхимальных стволовых клеток (WO 2009134429). Однако, существенным недостатком данного способа является его низкая прогностическая ценность, что приводит к его низкой клинической ценности.The closest analogue of the claimed invention is a method for determining the phenotype of mesenchymal stem cells, comprising contacting the mesenchymal stem cells with antigen-specific activated immune cells, and measuring the antigen-specific activity of antigen-specific immune cells activated before and after contact with mesenchymal stem cells, in which a decrease in antigen-specific activity as a result of contact with mesenchymal stem cells determines the immuno upressorny potential of mesenchymal stem cells (WO 2009134429). However, a significant disadvantage of this method is its low prognostic value, which leads to its low clinical value.

Настоящее изобретение предлагает способ оценки иммуносупрессивных свойств мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани, включающий измерение уровня экспрессии HLA-DR на поверхности МСК, и измерение уровня экспрессии молекул IDO и iNOS и COX-2 внутри клеток. Наличие супрессивных свойств, таким образом, оценивают, в частности, путем сравнения с уровнями экспрессии вышеуказанных молекул у активированных провоспалительными факторами МСК и МСК, которые культивировали в нормальных условиях.The present invention provides a method for evaluating the immunosuppressive properties of adipose tissue mesenchymal stromal cells, comprising measuring the level of HLA-DR expression on the surface of MSCs, and measuring the expression level of IDO and iNOS and COX-2 molecules within the cells. The presence of suppressive properties is thus evaluated, in particular, by comparing with the expression levels of the above molecules in MSCs and MSCs activated by pro-inflammatory factors, which were cultured under normal conditions.

Основное преимущество предлагаемого способа заключается в том, что установление корреляции между уровнем отдельных молекул, характерных для МСК в иммуносупрессорном состоянии, позволяет в дальнейшем судить о свойствах МСК, сравнивая эти уровни у контрольных МСК и МСК, предварительно инкубированных с теми или иными факторами или клетками. Таким образом, предложенный способ позволяет напрямую определять параметр, который присущ самим МСК, но не клеткам, вместе с которыми их инкубируют. Предложенный способ является прямым, не требует дополнительных усилий по предварительной активации иммунных клеток, прост с экпериментальной точки зрения и более быстр и надежен по сравнению с аналогами.The main advantage of the proposed method is that the establishment of a correlation between the level of individual molecules characteristic of MSCs in the immunosuppressive state allows us to further judge the properties of MSCs by comparing these levels in control MSCs and MSCs pre-incubated with various factors or cells. Thus, the proposed method allows you to directly determine the parameter that is inherent in the MSCs themselves, but not the cells with which they are incubated. The proposed method is direct, does not require additional efforts for the preliminary activation of immune cells, is simple from the experimental point of view, and is faster and more reliable in comparison with analogues.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является разработка прямого способа определения иммуносупрессорных свойств МСК, позволяющего быстро и достоверно определить наличие иммуносупрессорных свойств МСК, в частности у МСК, которые были подвержены различным типам стимуляции (например, со-культивированием в присутствие антиген-активированных лимфоцитов или инкубацией в среде, содержащей провоспалительные белковые факторы-цитокины).The objective of the present invention is to develop a direct method for determining the immunosuppressive properties of MSCs, which allows you to quickly and reliably determine the presence of immunosuppressive properties of MSCs, in particular in MSCs, which were subjected to various types of stimulation (for example, co-culture in the presence of antigen-activated lymphocytes or incubation in a medium, containing pro-inflammatory protein factors-cytokines).

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что иммуносупрессорный потенциал МСК коррелирует с уровнем экспрессии характеристических маркерных молекул, таких как IDO, iNOS, СОХ-2 внутри клеток, а также HLA-DR на поверхности. Необходимость измерения уровня различных маркеров связана с тем, что в различных условиях при появлении у МСК иммуносупрессорного фенотипа изменяется уровень одного или двух маркеров. В то же время уровень остальных может не изменяться. Поэтому, для того чтобы данный способ был более универсальным, предлагается использовать более широкий набор маркеров (сразу четыре), что позволяет оценивать иммуносупрессорные свойства в самых разных условиях.The inventors of the present invention have found that the immunosuppressive potential of MSCs correlates with the expression level of characteristic marker molecules such as IDO, iNOS, COX-2 within cells, as well as HLA-DR on the surface. The need to measure the level of various markers is due to the fact that under different conditions when an MSC appears in the immunosuppressive phenotype, the level of one or two markers changes. At the same time, the level of the rest may not change. Therefore, in order for this method to be more universal, it is proposed to use a wider set of markers (four at once), which makes it possible to evaluate immunosuppressive properties in a variety of conditions.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа, с помощью которого можно быстро и точно определить иммуносупрессорный потенциал МСК. Предложенный способ определения иммуносупрессорных свойств имеет существенные преимущества по сравнению с известными методами. В частности, измерению подлежит уровень молекул самих МСК, который прямо коррелирует с их иммуносупрессорной активностью. Уровень этих молекул определяет способность МСК подавлять функции иммунных клеток, например, их деление при активации. Заявленный способ является прямым и более быстрым по сравнению с существующими, так как не требует наличия в культуре предварительно активированных иммунных клеток. Предложенный способ основан на простых экспериментальных подходах, которые доступны в любой современной лаборатории. Кроме того, заявленный способ достаточно легко поддается количественной оценке и нормализации по отношению к контрольному образцу клеток, что позволяет проводить рутинные измерения.The technical result of the present invention is the development of a method by which it is possible to quickly and accurately determine the immunosuppressive potential of MSCs. The proposed method for determining immunosuppressive properties has significant advantages compared with known methods. In particular, the level of MSC molecules themselves is subject to measurement, which directly correlates with their immunosuppressive activity. The level of these molecules determines the ability of MSCs to suppress the functions of immune cells, for example, their division upon activation. The claimed method is direct and faster than existing, since it does not require the presence of pre-activated immune cells in the culture. The proposed method is based on simple experimental approaches that are available in any modern laboratory. In addition, the claimed method is quite easy to quantify and normalize with respect to the control sample of cells, which allows routine measurements.

Поставленная техническая задача решается тем, что способ определения иммуносупрессивных свойств мезенхимальных стромальных клеток человека, включает измерение уровня экспрессии молекулы HLA-DR на поверхности мембран клеток методом иммунофлуоресцентного окрашивания, с последующим измерением в клетках уровня экспрессии молекул IDO, iNOS и СОХ-2, при этом вывод о наличии иммуносупрессивных свойств делают, если уровень экспрессии хотя бы одной из вышеуказанных молекул (IDO, iNOS, СОХ-2) или уровень HLA-DR в исследуемых МСК, по крайней мере, вдвое выше по сравнению с контрольным образцом мезенхимальных стромальных клеток.The stated technical problem is solved in that the method for determining the immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells involves measuring the level of expression of the HLA-DR molecule on the surface of cell membranes by immunofluorescence staining, followed by measuring the expression level of IDO, iNOS and COX-2 molecules in the cells, while the conclusion about the presence of immunosuppressive properties is made if the expression level of at least one of the above molecules (IDO, iNOS, COX-2) or the level of HLA-DR in the studied MSCs is at least twice as high compared with a control sample of mesenchymal stromal cells.

Частным вариантом настоящего изобретения является упомянутый выше способ, характеризующийся тем, что измерение уровня экспрессии в клетках осуществляют методом полуколичественной ОТ-ПЦР или ОТ-ПЦР в реальном времени.A particular embodiment of the present invention is the aforementioned method, characterized in that the expression level in the cells is measured by semi-quantitative RT-PCR or RT-PCR in real time.

Краткое описание ФигурShort Description of Shapes

На Фигуре 1 показано схематическое изображение влияния провоспалительных факторов, секретируемых активированными Т-клетками на мезенхимальные стромальные клетки (МСК). Факторы, выделяемые в культуральную среду активированными Т-клетками (IFN, TNF, IL-1)? влияют на МСК таким образом, что МСК приобретают способность угнетать активацию Т-клеток (проявляют иммуносупрессорные свойства) за счет синтеза антивоспалительных молекул, таких как iNOS, IDO, СОХ-2.The Figure 1 shows a schematic representation of the effect of pro-inflammatory factors secreted by activated T cells on mesenchymal stromal cells (MSCs). Factors released into the culture medium by activated T cells (IFN, TNF, IL-1)? affect MSCs in such a way that MSCs acquire the ability to inhibit T-cell activation (exhibit immunosuppressive properties) due to the synthesis of anti-inflammatory molecules such as iNOS, IDO, COX-2.

На Фигуре 2 показано изменение уровня поверхностных молекул, участвующих в презентации антигена МСК на поверхности МСК после инкубации с активированными лейкоцитами периферической крови человека (ЛПК). На рисунке приведены гистограммы, показывающие уровень факторов CD80, CD86 и HLA-DR на поверхности МСК после вышеописанной инкубации. Окрашивание соответствующих белков проводили с помощью антител, конъюгированных с флуорофорами, после чего смесь клеток анализировали методом проточной цитометрии, данные анализировали с помощью программного пакета FlowJo. Показано окрашивание контрольными изотипическими антителами и специфическими антителами. В верхнем ряду представлены результаты анализа культур наивных лейкоцитов с МСК, а в нижнем - активированных.The Figure 2 shows the change in the level of surface molecules involved in the presentation of the MSC antigen on the surface of MSCs after incubation with activated human peripheral blood leukocytes (LPC). The figure shows histograms showing the level of factors CD80, CD86 and HLA-DR on the surface of MSCs after the incubation described above. The corresponding proteins were stained using antibodies conjugated with fluorophores, after which the cell mixture was analyzed by flow cytometry, and the data were analyzed using the FlowJo software package. Staining with control isotypic antibodies and specific antibodies is shown. The top row presents the results of the analysis of cultures of naive white blood cells with MSCs, and the bottom row - activated ones.

На Фигуре 3 показан пример анализа в агарозном геле, окрашенном бромистым этидием, продуктов амплификации кДНК IDO. кДНК IDO была получена с помощью обратной транскрипции тотальной РНК из образцов МСК, инкубированных с активированными лейкоцитами в различных пропорциях. В качестве контроля использованы образцы, полученные из МСК, которые не контактировали с лейкоцитами. Цифрами обозначены образцы, отличающиеся соотношением МСК:лейкоциты. 1 соответствует соотношению 1:100, 2 - 1:50, 3 - 1:25, а 4 - 1:12.5 соответственно. Видно изменение количества продукта амплификации кДНК в зависимости от соотношения МСК:лейкоциты, которое коррелирует с проявлением МСК иммуносупрессорных свойств, выражающимся в их способности замедлять деление лейкоцитов после активации и увеличивать уровень маркеров активации на поверхности клеток. Для нормировки на количество матрицы для амплификации проводили Полимеразную Цепную Реакцию (ПЦР) с праймерами, специфичными к кДНК актина.Figure 3 shows an example of an analysis of agarose gel stained with ethidium bromide, amplification products of IDO cDNA. IDO cDNA was obtained by reverse transcription of total RNA from MSC samples incubated with activated leukocytes in various proportions. As a control, we used samples obtained from MSCs that did not come into contact with white blood cells. The numbers indicate samples that differ in the ratio of MSCs: white blood cells. 1 corresponds to a ratio of 1: 100, 2 - 1:50, 3 - 1:25, and 4 - 1: 12.5, respectively. One can see a change in the amount of cDNA amplification product depending on the ratio of MSCs: leukocytes, which correlates with the manifestation of MSCs immunosuppressive properties, expressed in their ability to slow down the division of leukocytes after activation and increase the level of activation markers on the cell surface. To normalize the amount of template for amplification, a Polymerase Chain Reaction (PCR) was performed with primers specific for actin cDNA.

На Фигуре 4 показаны результаты эксперимента, представленного на рис.2, представленные в виде гистограмм. Внизу показаны соотношения МСК:лейкоциты. По оси ординат показаны относительные единицы, отражающие количество продукта амплификации.Figure 4 shows the results of the experiment shown in Fig. 2, presented in the form of histograms. The ratio of MSCs: leukocytes is shown below. The ordinates show the relative units reflecting the amount of amplification product.

На Фигуре 5 показан пример анализа в агарозном геле, окрашенном бромистым этидием, продуктов амплификации кДНК iNOS. кДНК iNOS была получена с помощью обратной транскрипции тотальной РНК из образцов МСК, инкубированных с активированными лейкоцитами в различных пропорциях. В качестве контроля использованы образцы, полученные из МСК, которые не контактировали с лейкоцитами. Цифрами обозначены образцы, отличающиеся соотношением МСК: лейкоциты. 1 соответствует соотношению 1:100. 2 - 1:50, 3 - 1:25, а 4 - 1:12.5 соответственно. Видно изменение количества продукта амплификации кДНК в зависимости от соотношения МСК:лейкоциты, которое коррелирует с проявлением МСК иммуносупрессорных свойств, которое выражается в их способности замедлять деление лейкоцитов после активации и увеличивать уровень маркеров активации на поверхности клеток. Для нормировки на количество матрицы для амплификации проводили Полимеразную Цепную Реакцию (ПЦР) с праймерами, специфичными к кДНК актина.Figure 5 shows an example of an analysis on agarose gel stained with ethidium bromide, amplification products of iNOS cDNA. iNOS cDNA was obtained by reverse transcription of total RNA from MSC samples incubated with activated leukocytes in various proportions. As a control, we used samples obtained from MSCs that did not come into contact with white blood cells. The numbers indicate samples that differ in the ratio of MSCs: white blood cells. 1 corresponds to a ratio of 1: 100. 2 - 1:50, 3 - 1:25, and 4 - 1: 12.5, respectively. One can see a change in the amount of the cDNA amplification product depending on the ratio of MSCs: leukocytes, which correlates with the manifestation of MSCs immunosuppressive properties, which is expressed in their ability to slow down the division of leukocytes after activation and increase the level of activation markers on the cell surface. To normalize the amount of template for amplification, a Polymerase Chain Reaction (PCR) was performed with primers specific for actin cDNA.

На Фигуре 6 показан пример анализа в агарозном геле, окрашенном бромистым этидием, продуктов амплификации кДНК СОХ-2. кДНК СОХ-2 была получена с помощью обратной транскрипции тотальной РНК из образцов МСК, инкубированных с активированными лейкоцитами в различных пропорциях. В качестве контроля использованы образцы, полученные из МСК, которые не контактировали с лейкоцитами. Цифрами обозначены образцы, отличающиеся соотношением МСК:лейкоциты. 1 соответствует соотношению 1:100, 2 - 1:50, 3 - 1:25, а 4 - 1:12.5 соответственно. Видно изменение количества продукта амплификации кДНК в зависимости от соотношения МСК:лейкоциты, которое коррелирует с проявлением МСК иммуносупрессорных свойств, которое выражается в их способности замедлять деление лейкоцитов после активации и увеличивать уровень маркеров активации на поверхности клеток. Для нормировки на количество матрицы для амплификации проводили Полимеразную Цепную Реакцию (ПЦР) с праймерами, специфичными к кДНК актина.The Figure 6 shows an example of analysis of agarose gel stained with ethidium bromide, amplification products of COX-2 cDNA. COX-2 cDNA was obtained by reverse transcription of total RNA from MSC samples incubated with activated leukocytes in various proportions. As a control, we used samples obtained from MSCs that did not come into contact with white blood cells. The numbers indicate samples that differ in the ratio of MSCs: white blood cells. 1 corresponds to a ratio of 1: 100, 2 - 1:50, 3 - 1:25, and 4 - 1: 12.5, respectively. One can see a change in the amount of the cDNA amplification product depending on the ratio of MSCs: leukocytes, which correlates with the manifestation of MSCs immunosuppressive properties, which is expressed in their ability to slow down the division of leukocytes after activation and increase the level of activation markers on the cell surface. To normalize the amount of template for amplification, a Polymerase Chain Reaction (PCR) was performed with primers specific for actin cDNA.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

В общем виде предложенное изобретение может быть реализовано следующим образом.In general terms, the proposed invention can be implemented as follows.

Настоящее изобретение может быть использовано для определения иммуносупрессивных свойств любых культур мезенхимальных стромальных клеток человека. Получение или выделение мезенхимальных стромальных клеток может быть осуществлено стандартными способами [например, как описано Luria Е.А., Panasyuk A.F., Friedenstein A.Y. // Transfusion. 1971. V.11, P.345-349], хорошо известными специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, и не ограничивается приведенными примерами. В частности, для исследования могут быть использованы МСК костного мозга или жировой ткани.The present invention can be used to determine the immunosuppressive properties of any cultures of human mesenchymal stromal cells. Obtaining or isolation of mesenchymal stromal cells can be carried out by standard methods [for example, as described by Luria E.A., Panasyuk A.F., Friedenstein A.Y. // Transfusion. 1971. V.11, P.345-349], well-known specialist in the field of technology to which the present invention relates, and is not limited to the above examples. In particular, bone marrow or adipose tissue MSCs can be used for research.

Для культивирования МСК человека in vitro может быть использована любая среда, содержащая компоненты, необходимые для роста мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани, например, коммерчески доступная среда DMEM/F12 [Resources/media_formulation.55.html].For the cultivation of human MSCs in vitro, any medium containing the components necessary for the growth of adipose tissue mesenchymal stromal cells can be used, for example, the commercially available DMEM / F12 medium [Resources / media_formulation.55.html].

Для специалиста очевидно, что предлагаемый способ может быть использован для оценки иммуносупрессивных свойств подвергнутых различным типам воздействия. Согласно настоящему изобретению в качестве исследуемых клеток могут быть использованы МСК, предварительно культивированные в присутствии про-воспалительных белковых факторов и цитокинов. При этом в качестве контрольных клеток могут быть использованы интактные клетки МСК, которые культивировались в старндартной среде без добавления соответствующих провоспалительных белковых факторов и цитокинов. Кроме того, в качестве исследуемых могу быть использованы генетически модифицированные с целью повышения иммуносупрессивных свойств МСК, а в качестве контрольных - родительские клетки, не содержащие генетических модификаций.For a specialist it is obvious that the proposed method can be used to assess the immunosuppressive properties of the various types of exposure. According to the present invention, MSCs previously cultured in the presence of pro-inflammatory protein factors and cytokines can be used as test cells. In this case, intact MSC cells that were cultured in a start-up medium without the addition of the corresponding pro-inflammatory protein factors and cytokines can be used as control cells. In addition, genetically modified MSCs can be used as the studied ones to increase the immunosuppressive properties of MSCs, and parental cells that do not contain genetic modifications can be used as control ones.

Согласно настоящему изобретению способ определения иммуносупрессорных свойств МСК включает окрашивание поверхности МСК антителами, специфичными к молекулам HLA-DR, и анализ пропорции и яркости окрашенных клеток методом проточной цитофлюориметрии, а также выделение из МСК смеси тотальной РНК и определение уровня мРНК генов, кодирующих белки IDO, iNOS и СОХ-2.According to the present invention, a method for determining the immunosuppressive properties of MSCs involves staining the surface of MSCs with antibodies specific for HLA-DR molecules, and analyzing the proportion and brightness of stained cells by flow cytofluorimetry, as well as isolating a total RNA mixture from MSCs and determining the mRNA level of genes encoding IDO proteins, iNOS and COX-2.

Согласно настоящему изобретению, для иммунофлуоресцентного окрашивания молекул HLA-DR на поверхности МСК могут быть использованы любые коммерчески доступные антитела, узнающие HLA-DR, напрямую конъюгированные с флуорофорами, либо неконъюгированные первичные антитела, которые узнаются конъюгированными с флуорофором вторичными антителами. Иммунофлуоресцентное окрашивание (в случае напрямую конъюгированных с флуорофором антител) заключается в непродолжительной инкубации клеток с раствором необходимых антител в фосфатном буфере, содержащем 0.1% бычьего сывороточного альбумина (БСА). Содержание антител 0.5-1 мкг на 100 мкл образца. После 30-минутной инкубации клетки осаждают центрифугированием и промывают раствором БСА в фосфатном буфере, после чего клетки повторно осаждают, ресуспендируют в вышеупомянутом растворе и анализируют с помощь проточного цитометра.According to the present invention, for the immunofluorescence staining of HLA-DR molecules on the surface of MSCs, any commercially available antibody recognizing HLA-DR, directly conjugated to fluorophores, or unconjugated primary antibodies that are recognized by fluorophore-conjugated secondary antibodies can be used. Immunofluorescence staining (in the case of antibodies directly conjugated with a fluorophore) consists in a short incubation of cells with a solution of the necessary antibodies in phosphate buffer containing 0.1% bovine serum albumin (BSA). The antibody content is 0.5-1 μg per 100 μl of sample. After a 30-minute incubation, the cells are pelleted by centrifugation and washed with a BSA solution in phosphate buffer, after which the cells are pelleted again, resuspended in the above solution and analyzed using a flow cytometer.

Для выделения тотальной РНК из МСК могут быть использованы любые методы, приемлемые для выделения недеградированной тотальной РНК из клеток человека. Уровень мРНК анализируемых генов (уровень экспрессии) может быть определен любым хорошо известным специалисту в данной области техники методом. Частными примерами, не ограничивающими настоящее изобретение, являются методы полуколичественной Обратной Транскрипции - Полимеразной Цепной Реакции (полуколичественная ОТ-ПЦР) и Обратной Транскрипции - Полимеразной Цепной Реакции в режиме реального времени (т.н. Real-time PCR (ОТ-ПЦР в режиме реального времени)). В основе этих методов лежит синтез на матрице тотальной мРНК изучаемых клеток ДНК-копии (кДНК). Полученную кДНК используют в качестве матрицы для амплификации специфического короткого фрагмента ДНК с помощью пары специфических праймеров. Относительное количество изучаемой мРНК определяют путем измерения количества продукта полимеразной цепной реакции либо после проведения реакции (полуколичественная ОТ-ПЦР), либо непосредственно в ходе реакции амплификации (ОТ-ПЦР режиме реального времени). Кинетика накопления продукта зависит от исходного количества копий мРНК в препарате. Для определения относительного изменения уровня конкретной мРНК проводят нормализацию значений, полученных в экспериментальных образцах, на значение, полученное в контрольном образце. Таким образом, удается определить относительное изменение уровня исследуемой мРНК в данном образце клеток.Any methods suitable for isolating undegraded total RNA from human cells can be used to isolate total RNA from MSCs. The mRNA level of the analyzed genes (expression level) can be determined by any method well known to those skilled in the art. Particular examples that do not limit the present invention are the methods of semi-quantitative Reverse Transcription - Polymerase Chain Reaction (semi-quantitative RT-PCR) and Reverse Transcription - Polymerase Chain Reaction in real time (the so-called Real-time PCR (RT-PCR in real time time)). These methods are based on the synthesis of a DNA copy (cDNA) on the total mRNA matrix of the studied cells. The resulting cDNA is used as a template for amplification of a specific short DNA fragment using a pair of specific primers. The relative amount of mRNA to be studied is determined by measuring the amount of the product of the polymerase chain reaction either after the reaction (semi-quantitative RT-PCR) or directly during the amplification reaction (RT-PCR real-time). The kinetics of product accumulation depends on the initial number of copies of mRNA in the preparation. To determine the relative change in the level of a specific mRNA, the values obtained in the experimental samples are normalized to the value obtained in the control sample. Thus, it is possible to determine the relative change in the level of the studied mRNA in this sample of cells.

Согласно настоящему изобретению вывод о наличии иммуносупрессивных свойств у исследуемых МСК может быть сделан, если уровень экспрессии хотя бы одной из анализируемых молекул в исследуемых мезенхимальных стромальных клетках, по крайней мере, вдвое выше по сравнению с контрольными клетками.According to the present invention, the conclusion about the presence of immunosuppressive properties in the studied MSCs can be made if the expression level of at least one of the analyzed molecules in the studied mesenchymal stromal cells is at least twice as high as in the control cells.

Состав реакционной смеси, а также перечень праймеров и зондов, которые могут использоваться для анализа уровня экспрессии генов, кодирующих белки IDO, iNOS, СОХ-2 описанными выше методами ОТ-ПЦР, не ограничены каким-либо специальным образом. Соответствующие нуклеотидные последовательности могут быть подобраны с использованием стандартных программ, хорошо известных специалисту, например, с использованием пакета Primer 3.The composition of the reaction mixture, as well as a list of primers and probes that can be used to analyze the expression level of genes encoding IDO, iNOS, COX-2 proteins by the RT-PCR methods described above, are not limited in any special way. Appropriate nucleotide sequences can be selected using standard programs well known to those skilled in the art, for example, using the Primer 3 package.

Рассматриваемые авторами настоящего изобретения молекулы можно условно разделить на две группы: поверхностные и внутриклеточные. К поверхностным относится молекула HLA-DR, которая представляет собой молекулу главного комплекса гистосовместимости второго класса. Клетки используют эти молекулы для презентации на своей поверхности коротких пептидов-антигенов. Такая молекула со связавшимся пептидом участвует во взаимодействии с Т-клеточным рецептором на поверхности CD4 Т-клеток-хелперов. Это взаимодействие необходимо для эффективной активации иммунного ответа против бактерий и других патогенов. Молекулы HLA-DR на поверхности клеток, таким образом, характеризуют способность клеток презентировать антиген и инициировать иммунный ответ. Известно, что появление HLA-DR на поверхности МСК свидетельствует об их способности активировать Т-клетки.The molecules considered by the authors of the present invention can be arbitrarily divided into two groups: surface and intracellular. The surface molecule includes the HLA-DR molecule, which is a molecule of the main histocompatibility complex of the second class. Cells use these molecules to present short antigen peptides on their surface. Such a molecule with a bound peptide is involved in interaction with a T cell receptor on the surface of CD4 T helper cells. This interaction is necessary for the effective activation of the immune response against bacteria and other pathogens. HLA-DR molecules on the surface of cells thus characterize the ability of cells to present an antigen and initiate an immune response. It is known that the appearance of HLA-DR on the surface of MSCs indicates their ability to activate T cells.

Среди внутриклеточных молекул, в первую очередь, следует выделить IDO. Этот фермент, индолил-2,3-дезоксигеназа, который катализирует разложение незаменимой аминокислоты триптофана до кинуренина. Известно, что триптофан в больших количествах поглощается активированными Т-клетками, которые в ответ на стимуляцию претерпевают массивные изменения и многократно увеличивают синтез белка. С одной стороны, истощение пула свободного триптофана замедляет деление Т-клеток, а с другой стороны, продукт расщепления триптофана - кинуренин является токсичной молекулой для Т-клеток и согласно литературным данным может вызывать у них апоптоз. Таким образом, IDO является фактором, который негативно влияет на функцию Т-клеток.Among intracellular molecules, first of all, IDO should be distinguished. This enzyme, indolyl-2,3-deoxygenase, which catalyzes the decomposition of the essential amino acid tryptophan to kinurenine. It is known that tryptophan in large quantities is absorbed by activated T cells, which undergo massive changes in response to stimulation and multiply protein synthesis. On the one hand, depletion of the free tryptophan pool slows down the division of T cells, and on the other hand, the tryptophan cleavage product, kinurinine, is a toxic molecule for T cells and, according to published data, can cause apoptosis in them. Thus, IDO is a factor that negatively affects the function of T cells.

iNOS (индуцируемая NO-синтаза) представляет собой фермент, количество которого в клетках сильно возрастает в ответ на присутствие провоспалительных цитокинов. В соответствии с названием, этот белок синтезирует выбрасываемый из клеток NO, который является важным фактором на ранних стадиях иммунного ответа, напрямую участвуя в уничтожении патогенов. Кроме того, установлено, что NO является индуктором митохондриального апоптоза, который зависит от активации каспазы-9 и каспазы-3.iNOS (inducible NO synthase) is an enzyme whose amount in cells increases dramatically in response to the presence of pro-inflammatory cytokines. According to its name, this protein synthesizes NO released from cells, which is an important factor in the early stages of the immune response, directly participating in the destruction of pathogens. In addition, it was found that NO is an inducer of mitochondrial apoptosis, which depends on the activation of caspase-9 and caspase-3.

СОХ-2 (циклооксигеназа-2) представляет собой фермент, который участвует в синтезе простогландина Е2 (PGE2), - важной малой молекулы, подавляющей функцию иммунных клеток путем связывания со специфическим рецептором на поверхности иммунных клеток.COX-2 (cyclooxygenase-2) is an enzyme that is involved in the synthesis of prostaglandin E2 (PGE2), an important small molecule that suppresses the function of immune cells by binding to a specific receptor on the surface of immune cells.

Изобретение реализуется в частном случае следующим образом.The invention is implemented in a particular case as follows.

ПримерыExamples

1. Выделение и культивирование мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани in vitro1. Isolation and cultivation of mesenchymal stromal cells of adipose tissue in vitro

Подкожный жир человека (от 0,5 до 10 мл) собран в ходе хирургической операции в операционных помещениях с соблюдением правил асептики и антисептики. Выделение клеток из полученного в результате операции материала проведено в стерильных условиях ламинарного бокса.Human subcutaneous fat (from 0.5 to 10 ml) was collected during a surgical operation in operating rooms in compliance with aseptic and antiseptic rules. Isolation of cells from the material obtained as a result of the operation was carried out under sterile conditions of a laminar box.

Основные этапы включают:The main steps include:

Измельчение ткани в тканевом дисинтеграторе gentleMACSdissiciator (Myltenyi Biotec) до консистенции суспензии мелких (размером не более 2 кубических миллиметров) кусочков.Grinding tissue in a tissue disintegrator gentleMACSdissiciator (Myltenyi Biotec) to the consistency of a suspension of small (no more than 2 cubic millimeters in size) pieces.

Смешивание измельченной жировой ткани с растворами ферментов коллагеназы I типа (200 ед/мл, Worthington Biochemical, США) и диспазы (40 ед/мл, Sigma, Германия) при соотношении объема ткани (в мл) к объему ферментативного раствора (в мл) 1:2.Mixing crushed adipose tissue with solutions of type I collagenase enzymes (200 units / ml, Worthington Biochemical, USA) and dispase (40 units / ml, Sigma, Germany) with a ratio of tissue volume (in ml) to the volume of enzyme solution (in ml) 1 : 2.

Инкубирование образца в CO2-инкубаторе (5% СO2; 95% воздуха) при 37°C в течение 30-45 мин при постоянном встряхивании.Incubation of the sample in a CO 2 incubator (5% CO 2 ; 95% air) at 37 ° C for 30-45 min with constant shaking.

Добавление по окончании инкубации равного объема среды DMEM/F12, содержащей 100 ед./мл пенициллина, 100 ед/мл стрептомицина, 2 мМ глютамина, 1 мМ пирувата натрия (HyClone), 10% фетальной бычьей сыворотки (HyClone).Adding at the end of the incubation an equal volume of DMEM / F12 medium containing 100 units / ml penicillin, 100 units / ml streptomycin, 2 mM glutamine, 1 mM sodium pyruvate (HyClone), 10% fetal bovine serum (HyClone).

Центрифугирование полученного образца при 200g в течение 5 мин.Centrifugation of the obtained sample at 200g for 5 minutes

Удаление с помощью вакуумного насоса белесого поверхностного слоя, состоящего из зрелых адипоцитов и кусочков ферментативно необработанной ткани.Removal using a vacuum pump of a whitish surface layer consisting of mature adipocytes and pieces of enzymatically untreated tissue.

Суспендирование осадка, состоящего из клеток стромы жировой ткани и клеток сосудистой стенки и крови, в стерильной деионизованной воде для лизирования эритроцитов.Suspension of a precipitate consisting of stromal cells of adipose tissue and vascular wall and blood cells in sterile deionized water to lyse red blood cells.

Добавление для восстановления осмотического давления в образце 10-кратного объема среды DMEM/F12.Adding to restore the osmotic pressure in the sample 10 times the volume of the medium DMEM / F12.

Фильтрование полученной суспензии клеток через нейлоновые фильтры с размером пор 100 мкм (BD Falcon Cell Strainer, США).Filtering the resulting cell suspension through nylon filters with a pore size of 100 μm (BD Falcon Cell Strainer, USA).

Центрифугирование фильтрата при 200 g 5 мин.Centrifugation of the filtrate at 200 g for 5 minutes

Удаление супернатанта.Removal of supernatant.

Определение концентрации выделенных из подкожной жировой ткани первичных клеток с помощью камеры Гаряева под микроскопом или с помощью автоматического счетчика клеток (Countess, Invitrogen) при температуре воздуха +20-+25°C и относительной влажности 40-70%.Determination of the concentration of primary cells extracted from subcutaneous adipose tissue using a Gariaev camera under a microscope or using an automatic cell counter (Countess, Invitrogen) at an air temperature of + 20- + 25 ° C and a relative humidity of 40-70%.

Ресуспендирование осадка в среде роста DMEM/F12, содержащей 100 ед/мл пенициллина, 100 ед/мл стрептомицина, 2 мМ глютамина, 1 мМ пирувата натрия (HyClone), 10% фетальной бычьей сыворотки (HyClone) до концентрации 5×104 фрагментов/см3.Resuspension of the pellet in DMEM / F12 growth medium containing 100 u / ml penicillin, 100 u / ml streptomycin, 2 mM glutamine, 1 mM sodium pyruvate (HyClone), 10% fetal bovine serum (HyClone) to a concentration of 5 × 10 4 fragments / cm 3 .

Высаживание полученной суспензии на чашки Петри (Corning Costar) и инкубирование при 37°C, 5% CO2 в CO2-инкубаторе в течение 2 суток.Planting the resulting suspension on Petri dishes (Corning Costar) and incubation at 37 ° C, 5% CO 2 in a CO 2 incubator for 2 days.

Смена среды в чашках Петри для удаления не прикрепившихся клеток. Выход клеток должен составлять 4-7x104 прикрепившихся клеток на 1 мл ткани. Смена ростовой среды проводится каждые 2-3 дня до достижения 70-80% плотности монослоя.Change media in Petri dishes to remove non-adherent cells. The cell yield should be 4-7x10 4 attached cells per 1 ml of tissue. The growth medium is changed every 2-3 days until a 70-80% monolayer density is reached.

Удаление ростовой среды из чашек Петри.Removal of growth medium from Petri dishes.

Двукратная промывка монослоя раствором DPBS (HyClone).Twice washing the monolayer with a solution of DPBS (HyClone).

Обработка монослоя смесью 0,25% раствора трипсина и 0,02% ЭДТА (1:1) (HyClone).Monolayer treatment with a mixture of 0.25% trypsin solution and 0.02% EDTA (1: 1) (HyClone).

Инкубирование в течение 15 мин при 37°C, 5% СО2 в СО2-инкубаторе.Incubation for 15 min at 37 ° C, 5% CO 2 in a CO 2 incubator.

Суспендирование прикрепившихся клеток с помощью пипетирования.Suspension of adherent cells by pipetting.

Определение концентрации суспензии культивируемых мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека с помощью камеры Гаряева под микроскопом или с помощью автоматического счетчика клеток (Countess, Invitrogen) при температуре воздуха +20-+25°C и относительной влажности 40-70%.Determination of the suspension concentration of cultured mesenchymal stromal cells of human adipose tissue using a Garyaev camera under a microscope or using an automatic cell counter (Countess, Invitrogen) at an air temperature of + 20- + 25 ° C and a relative humidity of 40-70%.

Добавление в полученную суспензию клеток 3-кратного от первоначального объема ростовой среды.Adding to the resulting cell suspension 3 times the initial volume of growth medium.

Высаживание суспензии на чашки Петри в соотношении 1:3.Planting the suspension on Petri dishes in a ratio of 1: 3.

2. Выделение, культивирование и активация иммунных клеток in vitro2. Isolation, cultivation and activation of immune cells in vitro

С согласия здоровых доноров в стерильные флаконы (Corning Costar), содержащие стерильный раствор ЭДТА в количестве 1,2-2 мг/мл крови, pH 7,2 забирали 10-25 мл периферической крови из локтевой вены.With the consent of healthy donors, in a sterile bottle (Corning Costar) containing a sterile EDTA solution in the amount of 1.2-2 mg / ml of blood, a pH of 7.2 was taken 10-25 ml of peripheral blood from the ulnar vein.

Основные этапы:Main steps:

Разведение нативной венозной крови 0,01 М стерильным раствором PBS (pH 7,2) в соотношении 1:1.Dilution of native venous blood with 0.01 M sterile PBS solution (pH 7.2) in a ratio of 1: 1.

Внесение в 50-мл конические пробирки (Corning Costar) 20 мл Ficoll Paque® (Pharmacia Biotech) плотностью 1,077.Add 50 ml Ficoll Paque® (Pharmacia Biotech) with a density of 1.077 to 50 ml conical tubes (Corning Costar).

Наслоение разведенной суспензии клеток крови на Ficoll Paque® в соотношении 1,5:1.Layering a diluted suspension of blood cells on Ficoll Paque® in a ratio of 1.5: 1.

Центрифугирование суспензии клеток крови в градиенте плотности Ficoll Paque® при 400 g 30 мин.Centrifugation of a suspension of blood cells in a density gradient of Ficoll Paque® at 400 g for 30 min.

Перенесение клеток, располагающихся в интерфазе, в новую 50-мл пробирку, добавление 50 мл раствора HBSS (HyClone).Transferring interphase cells to a new 50 ml tube, adding 50 ml HBSS solution (HyClone).

Осаждение клеток центрифугированием при 200 g в течение 5 мин.Cell deposition by centrifugation at 200 g for 5 min.

Удаление супернатанта.Removal of supernatant.

Ресуспендирование осадка в 50 мл раствора HBSS и центрифугирование при 200g в течение 5 мин.Resuspend the pellet in 50 ml of HBSS solution and centrifuge at 200g for 5 minutes.

Ресуспендирование осадка в DPBS (HyClone).Resuspension of sediment in DPBS (HyClone).

Определение концентрации суспензии культивируемых мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека с помощью камеры Гаряева под микроскопом или с помощью автоматического счетчика клеток (Countess, Invitrogen) при температуре воздуха +20-+25°C и относительной влажности 40-70%.Determination of the suspension concentration of cultured mesenchymal stromal cells of human adipose tissue using a Garyaev camera under a microscope or using an automatic cell counter (Countess, Invitrogen) at an air temperature of + 20- + 25 ° C and a relative humidity of 40-70%.

Разведение суспензии клеток крови до концентрации 1×107 клеток средой DMEM/F12, содержащей 100 ед/мл пенициллина, 100 ед/мл стрептомицина, 2 мМ глютамина, 1 мМ пирувата натрия (HyClone), 10% фетальной бычьей сыворотки (HyClone).Dilution of a suspension of blood cells to a concentration of 1 × 10 7 cells with DMEM / F12 medium containing 100 u / ml penicillin, 100 u / ml streptomycin, 2 mM glutamine, 1 mM sodium pyruvate (HyClone), 10% fetal bovine serum (HyClone).

Добавление для активации полученной суспензии клеток фитогемагглютинина (PHA, Sigma) до конечной концентрации 10 мкг/мл.Adding phytohemagglutinin cells (PHA, Sigma) to activate the resulting cell suspension to a final concentration of 10 μg / ml.

Инкубирование образца в СО2-инкубаторе (5% СО2; 95% воздуха) при 37°C в течение 2 ч.Incubation of the sample in a CO 2 incubator (5% CO 2 ; 95% air) at 37 ° C for 2 hours.

Осаждение суспензии активированных клеток крови центрифугированием при 200 g в течение 5 мин.Precipitation of a suspension of activated blood cells by centrifugation at 200 g for 5 minutes

Ресуспендирование осадка в 50 мл раствора HBSS, центрифугирование при 200g в течение 5 мин.Resuspend the pellet in 50 ml of HBSS solution, centrifuging at 200g for 5 minutes.

Ресуспендирование осадка в ростовой среде DMEM/F12, содержащей 100 ед./мл пенициллина, 100 ед./мл стрептомицина, 2 мМ глютамина, 1 мМ пирувата натрия (HyClone), 10% фетальной бычьей сыворотки (HyClone) до концентрации 1×107 клеток и высаживание на чашки Петри с прекокультивированными МСК.Resuspend the pellet in DMEM / F12 growth medium containing 100 units / ml penicillin, 100 units / ml streptomycin, 2 mM glutamine, 1 mM sodium pyruvate (HyClone), 10% fetal bovine serum (HyClone) to a concentration of 1 × 10 7 cells and plating on Petri dishes with pre-cultured MSCs.

Инкубирование в CO2-инкубаторе (5% CO2; 95% воздуха) при 37°C в течение 48 часовIncubation in a CO 2 incubator (5% CO 2 ; 95% air) at 37 ° C for 48 hours

3. Активация МСК in vitro с помощью провоспалительных цитокинов TNF-alpha, IFN-gamma3. In vitro activation of MSCs using pro-inflammatory cytokines TNF-alpha, IFN-gamma

Добавление к монослою выделенных и кокультивированных МСК (методика 1) TNF-alpha в концентрации 20 нг/мл и IFN-gamma в концентрации 30 нг/мл.Adding to the monolayer of isolated and cocultured MSCs (method 1) TNF-alpha at a concentration of 20 ng / ml and IFN-gamma at a concentration of 30 ng / ml.

Инкубирование в СO2-инкубаторе (5% СO2; 95% воздуха) при 37°C в течение 48 часовIncubation in a CO 2 incubator (5% CO 2 ; 95% air) at 37 ° C for 48 hours

4. Оценка уровня экспрессии HLA-DR на поверхности мембран МСК при кокультивировании с активированными лимфоцитами4. Assessment of the level of HLA-DR expression on the surface of MSC membranes upon cocultivation with activated lymphocytes

Основные этапы:Main steps:

Кокультивирование мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани с активированными лимфоцитами периферической крови или провоспалительными цитокинами TNF-alpha, IFN-gamma в CO2-инкубаторе (5% СO2; 95% воздуха) при 37°C, влажности воздуха 95% в течение 48 часов.Co-cultivation of mesenchymal stromal cells of adipose tissue with activated peripheral blood lymphocytes or pro-inflammatory cytokines TNF-alpha, IFN-gamma in a CO 2 incubator (5% CO 2 ; 95% air) at 37 ° C, 95% air humidity for 48 hours.

Удаление супернатанта.Removal of supernatant.

Двукратная промывка монослоя раствором DPBS (HyClone).Twice washing the monolayer with a solution of DPBS (HyClone).

Обработка монослоя смесью 0,25% раствора трипсина и 0,02% ЭДТА (1:1) (HyClone), инкубирование в течение 15 мин при 37°C, 5% СO2 в СO2-инкубаторе.Treatment of the monolayer with a mixture of 0.25% trypsin solution and 0.02% EDTA (1: 1) (HyClone), incubation for 15 min at 37 ° C, 5% CO 2 in a CO 2 incubator.

Суспендирование прикрепившихся клеток с помощью пипетирования.Suspension of adherent cells by pipetting.

Центрифугирование полученной суспензии при 200 g 4°C в течение 5 мин.Centrifugation of the resulting suspension at 200 g 4 ° C for 5 minutes

Ресуспендирование осадка в 100 мкл фосфатно-солевого раствора, содержащего 1% фетальной сыворотки телят.Resuspend the pellet in 100 μl of phosphate-saline solution containing 1% fetal calf serum.

Подготовка рабочего раствора антител к HLA-DR из расчета 100 мкл на пробу.Preparation of a working solution of antibodies to HLA-DR at the rate of 100 μl per sample.

Добавление рабочего раствора антител к пробам, инкубирование 20 мин в темноте при +4°C.Adding a working solution of antibodies to the samples, incubation for 20 min in the dark at + 4 ° C.

Осаждение клеток центрифугированием 200 g 4°C 5 мин.Cell precipitation by centrifugation 200 g 4 ° C 5 min.

Двукратная промывка клеток фосфатно-солевым раствором, содержащим 1% фетальной сыворотки телят.Twice washing of cells with phosphate-saline solution containing 1% fetal calf serum.

Осаждение центрифугированием 200 g 4°C 5 минCentrifugation Precipitation 200 g 4 ° C 5 min

Ресуспендирование клеток в 500 мкл фосфатно-солевого раствора, содержащего 1% фетальной сыворотки телят, перенесение в FACS-пробирки.Resuspend cells in 500 μl of phosphate-saline solution containing 1% fetal calf serum, transfer to FACS tubes.

Проведение измерений на приборе FACS CANTO II (BD biosciences).Taking measurements on a FACS CANTO II instrument (BD biosciences).

После проведения цитометрических измерений необходимо провести анализ уровня молекулы HLA-DR на поверхности нормальных МСК и МСК, активированных провоспалительными цитокинами. Для этого могут быть построены соответствующие гистограммы с использованием пакета программ FlowJo. Увеличение пропорции клеток, несущих на поверхности повышенный уровень HLA-DR свидетельствует о приобретении клетками иммуносупрессорного фенотипа. В качестве образца для сравнения каждый раз необходимо использовать интактные МСК.After cytometric measurements, it is necessary to analyze the level of the HLA-DR molecule on the surface of normal MSCs and MSCs activated by pro-inflammatory cytokines. For this, appropriate histograms can be constructed using the FlowJo software package. An increase in the proportion of cells carrying an elevated level of HLA-DR on the surface indicates the acquisition of an immunosuppressive phenotype by cells. As a sample for comparison, it is necessary to use intact MSCs each time.

5. Измерение уровня экспрессии IDO или iNOS в МСК, некультивированных с активированными лимфоцитами или провоспалительными цитокинами.5. Measurement of the level of expression of IDO or iNOS in MSCs uncultivated with activated lymphocytes or pro-inflammatory cytokines.

Проведение кокультивирования мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани с провоспалительными цитокинами TNF-alpha, IFN-gamma или с активированными лимфоцитами периферической крови в присутствии межклеточных контактов для определения IDO или в бесктонтактной системе с использованием полупроницаемых мембран (transwell) для определения iNOS.Co-cultivation of adipose tissue mesenchymal stromal cells with proinflammatory cytokines TNF-alpha, IFN-gamma or with activated peripheral blood lymphocytes in the presence of intercellular contacts to determine IDO or in a contactless system using semi-permeable membranes (transwell) to determine iNOS.

Удаление супернатантаSupernatant Removal

Двукратная промывка клеток раствором DPBS (HyClone). Выделение из образцов РНК:Double washing of cells with a solution of DPBS (HyClone). Isolation from RNA samples:

a. К монослою клеток добавляли Trisol (Invitrogen) в расчете 750 мкл на 100 тыс. МСК;a. Trisol (Invitrogen) was added to the cell monolayer at a rate of 750 μl per 100 thousand MSC;

b. Полученный лизат переносили в 1,5-мл пробирки типа «эппендорф», добавляли 0,2 мл Хлороформа (Химмед), перемешивали на вортексе 15 с;b. The resulting lysate was transferred to 1.5 ml Eppendorf tubes, 0.2 ml Chloroform (Himmed) was added, vortexed for 15 s;

c. Фазы разделяли центрифугированием на микроцентрифуге при 13000 об/мин, Т 20°C;c. The phases were separated by centrifugation in a microcentrifuge at 13,000 rpm, T 20 ° C;

d. Водную фазу отбирали в новые 1,5-мл пробирки, добавить 0,5 мл изопропанола (Химмед), перемешивали на вортексе 15 с, инкубировали 10 мин, Т 20°С;d. The aqueous phase was taken into new 1.5 ml tubes, add 0.5 ml of isopropanol (Himmed), vortexed for 15 s, incubated 10 min, T at 20 ° C;

e. Центрифугировали на микроцентрифуге 10 мин 13000 об/мин, Т 20°C;e. Centrifuged on a microcentrifuge for 10 min 13000 rpm, T 20 ° C;

f. Осадки промывали 500 мкл 70% раствором этанола, перемешать на вортексе 15 с, центрифугировать на микроцентрифуге 5 мин 13000 об/мин, Т 10°C;f. The pellets were washed with 500 μl of a 70% ethanol solution, vortexed for 15 s, centrifuged in a microcentrifuge for 5 minutes at 13,000 rpm, T 10 ° C;

g. Супернатант удаляли, высушивали промытые осадки на столе при комнатной температуре, но не до полного высыхания;g. The supernatant was removed, the washed precipitates were dried on a table at room temperature, but not until completely dry;

h. Растворяли осадки очищенной от РНКаз водой (Invitrogen);h. The precipitates were purified with RNase-purified water (Invitrogen);

i. Концентрацию измеряли на спектрофотометре Nanodrop, чистоту полученной тотальной РНК определяли по соотношению пиков 260/280. Соотношение должно быть больше 1,5, оптимальное значение 1,8-1,9;i. The concentration was measured on a Nanodrop spectrophotometer, the purity of the obtained total RNA was determined by the ratio of peaks 260/280. The ratio should be more than 1.5, the optimal value of 1.8-1.9;

Осуществление обратной транскрипции выделенной РНКThe implementation of reverse transcription of isolated RNA

a. Приготовляли смесь компонентов: 1 мкл неспецифические праймеры Oligo(dT)20 (Invitrogen) в качестве, 25 мМ смесь динуклеотидтрифосфатов dNTP (Fermentas), 7 мкл воды RNAfree (Invitrogen), 500 нг выделенной тотальной РНК концентрацией 100 нг/мкл;a. A mixture of components was prepared: 1 μl Oligo (dT) 20 non-specific primers (Invitrogen) as, 25 mM dNTP dinucleotide triphosphate mixture (Fermentas), 7 μl RNAfree water (Invitrogen), 500 ng of isolated total RNA concentration of 100 ng / μl;

b. Помещали в термостат, инкубировали 5 мин при 65°C, затем охлаждали на льду при 4°C;b. Placed in a thermostat, incubated for 5 min at 65 ° C, then cooled on ice at 4 ° C;

c. Приготовляли смесь компонентов: 4 мкл 5-кратного буфера FSbuffer (Invitrogen), 1 мкл 0,1 М дитиотриэтола (DTT, Invitrogen), 1 мкл ингибитора рибонуклеаз RNAse out (Invitrogen), 1 мкл обратной транскриптазы superscript III (Invitrogen);c. A mixture of the components was prepared: 4 μl of 5-fold FSbuffer buffer (Invitrogen), 1 μl of 0.1 M dithiotriethol (DTT, Invitrogen), 1 μl of RNAse out ribonuclease inhibitor (Invitrogen), 1 μl of superscript III reverse transcriptase (Invitrogen);

d. Добавляли к пробам, перемешивали, инкубировали при 50°C 50 мин, затем инактивировали 15 мин при 70°C. Распределяли на аликвоты;d. Added to the samples, mixed, incubated at 50 ° C for 50 minutes, then inactivated 15 minutes at 70 ° C. Distributed into aliquots;

e. Проводили полимеразную цепную реакцию (ПЦР);e. A polymerase chain reaction (PCR) was performed;

f. B пробирках для ПЦР объемом 0,2 мл с плоской крышкой приготовляли смесь, содержащую 5 мкл ПЦР-буфера фирмы «Fermentas», 5 мкл 25 мМ раствора MgCb, 0,5 мкл 25 мМ раствора смеси динуклеотидтрифосфатов dNTP (Fermentas), 39 мкл воды RNAse free (Invitrogen), 0,25 мкл 100 мкМ раствора праймеров для IDO:f. A mixture containing 5 μl of Fermentas PCR buffer, 5 μl of a 25 mM MgCb solution, 0.5 μl of a 25 mM dNTP dinucleotide triphosphate mixture (Fermentas), 39 μl of water was prepared in 0.2 ml flat-cap PCR tubes RNAse free (Invitrogen), 0.25 μl of a 100 μM IDO primer solution:

IDOp2 Forward 5-AGCCCCTGACTTATGAGAACATGGA-3IDOp2 Forward 5-AGCCCCTGACTTATGAGAACATGGA-3

IDOp2 Reverse 5-CCAGCCAGACAAATATATGCGAAGAA-3,IDOp2 Reverse 5-CCAGCCAGACAAATATATGCGAAGAA-3,

или 0,25 мкл 100 мкМ раствора праймеров для iNOS:or 0.25 μl of a 100 μM iNOS primer solution:

iNOS IDOp1 Forward 5-ATGGCACACGCTATGGAAAACTC-3iNOS IDOp1 Forward 5-ATGGCACACGCTATGGAAAACTC-3

iNOS IDOp1 Reverse 5-CTAGACGTGCAAGGCGCTGTGACT-3iNOS IDOp1 Reverse 5-CTAGACGTGCAAGGCGCTGTGACT-3

или 0,25 мкл 100 мкМ раствора праймеров к гену СОХ-2or 0.25 μl of a 100 μM primer solution for the SOX-2 gene

COX2p1 Forward 5-TCACGCATCAGTTTTTCAAGACAGAT-3COX2p1 Forward 5-TCACGCATCAGTTTTTTCAAGACAGAT-3

COX2pl Reverse 5-TACATCATCAGACCAGGCACCAGA-3COX2pl Reverse 5-TACATCATCAGACCAGGCACCAGA-3

100 нг полученной кДНК из расчета на 100 нг исходной тотальной РНК. 1 мкл Taq полимеразы (ДНК технология).100 ng of obtained cDNA based on 100 ng of the original total RNA. 1 μl Taq polymerase (DNA technology).

g. Помещали пробирки в амплификатор;g. Tubes were placed in an amplifier;

h. Осуществляли амплификацию со следующими параметрами:h. Amplification was performed with the following parameters:

i. 1 цикл - начальная денатурация (95°C, 5 мин);i. 1 cycle - initial denaturation (95 ° C, 5 min);

ii. 35 циклов, включающие: денатурация (95°C, 30 сек), отжиг 54°C 30 сек, элонгация 72°C 1 мин;ii. 35 cycles, including: denaturation (95 ° C, 30 sec), annealing 54 ° C 30 sec, elongation 72 ° C 1 min;

iii. 1 цикл - заключительная элонгация (72°C, 5 мин);iii. 1 cycle - final elongation (72 ° C, 5 min);

i. Приготовляли 2% агарозный гель, приготовленный на буфере ТВЕ с бромистым этидием;i. Prepared 2% agarose gel prepared on TBE buffer with ethidium bromide;

k. Вносили в одну из лунок геля стандарт массы ДНК GeneRuler™ 50 bp DNA Ladder, 50-1000 bp (Fermentas), в другие лунки 20 мкл ПЦР-продукта;k. Contributed to one of the wells of the gel, the standard mass of DNA GeneRuler ™ 50 bp DNA Ladder, 50-1000 bp (Fermentas), in the other wells 20 μl of PCR product;

l. Во все лунки добавляли 4 мкл 6-кратного красителя loading dye buffer (Fermentas);l. 4 μl of a 6-fold dye loading dye buffer (Fermentas) was added to all wells;

m. Проводили электрофорез при напряжении 150 В в течение 40 мин;m. Electrophoresis was carried out at a voltage of 150 V for 40 min;

n. Помещали гель в гель-документирующую систему Versadoc (Biorad) и фотографировали при ультрафиолетовом облучении;n The gel was placed in a Versadoc gel-documenting system (Biorad) and photographed under ultraviolet radiation;

о. После окончания процедуры гель-электрофореза и фотографирования геля проводили оценку длины продуктов.about. After completion of the gel electrophoresis procedure and gel photographing, the product length was estimated.

Сравнение уровня экспрессии генов IDO, iNOS, СОХ-2 в интактных МСК и МСК, обработанных провоспалительными цитокинами, позволяет оценить уровень иммуносупрессорной активности, которая прямо коррелирует с уровнем синтеза данных эффекторных молекул. Согласно полученным авторами настоящего изобретения данным увеличение уровня данных молекул как минимум в два раза свидетельствует о проявлении клетками иммуносупрессорного фенотипа.A comparison of the expression level of IDO, iNOS, COX-2 genes in intact MSCs and MSCs treated with pro-inflammatory cytokines allows us to estimate the level of immunosuppressive activity, which directly correlates with the level of synthesis of these effector molecules. According to the data obtained by the authors of the present invention, an increase in the level of these molecules at least twice indicates the manifestation of an immunosuppressive phenotype by cells.

Claims (2)

1. Способ определения иммуносупрессивных свойств мезенхимальных стромальных клеток человека, включающий измерение уровня экспрессии молекулы HLA-DR на поверхности мембран клеток методом иммунофлуоресцентного окрашивания и измерение в клетках уровня экспрессии молекул IDO, iNOS и СОХ-2, при этом вывод о наличии иммуносупрессивных свойств делают, если уровень экспрессии по крайней мере одной из вышеуказанных молекул в два раза выше по сравнению с контрольным образцом мезенхимальных стромальных клеток.1. A method for determining the immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells, comprising measuring the level of expression of the HLA-DR molecule on the surface of cell membranes by immunofluorescence staining and measuring the expression level of IDO, iNOS and COX-2 molecules in the cells, and the conclusion about the presence of immunosuppressive properties is made, if the expression level of at least one of the above molecules is two times higher compared with a control sample of mesenchymal stromal cells. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что измерение уровня экспрессии в клетках осуществляют методом полуколичественной ОТ-ПЦР или ОТ-ПЦР в режиме реального времени. 2. The method according to claim 1, characterized in that the measurement of the expression level in the cells is carried out by the method of semi-quantitative RT-PCR or RT-PCR in real time.
RU2013115818/10A 2013-04-09 2013-04-09 Method of evaluating immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells RU2539750C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115818/10A RU2539750C2 (en) 2013-04-09 2013-04-09 Method of evaluating immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115818/10A RU2539750C2 (en) 2013-04-09 2013-04-09 Method of evaluating immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013115818A RU2013115818A (en) 2014-10-20
RU2539750C2 true RU2539750C2 (en) 2015-01-27

Family

ID=53286726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013115818/10A RU2539750C2 (en) 2013-04-09 2013-04-09 Method of evaluating immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539750C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100158880A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Ethicon, Incorporated Regeneration and repair of neural tissue following injury
EP2338981A2 (en) * 2003-06-27 2011-06-29 Ethicon, Incorporated Repair and regeneration of ocular tissue using postpartum umbilical cord-derived cells
RU2433177C2 (en) * 2006-03-23 2011-11-10 Плуристем Лтд. Method of cell expansion, method of obtaining conditioned medium, population of adhesive mesenchymal stromal cells of placenta or adipose tissue, pharmaceutical composition and application of adhesive mesenchymal stromal cells of placenta or adipose tissue in transplantation
RU2453301C1 (en) * 2006-05-11 2012-06-20 Ридженикс Ас Cell and cell extract introduction for rejuvenation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2338981A2 (en) * 2003-06-27 2011-06-29 Ethicon, Incorporated Repair and regeneration of ocular tissue using postpartum umbilical cord-derived cells
RU2433177C2 (en) * 2006-03-23 2011-11-10 Плуристем Лтд. Method of cell expansion, method of obtaining conditioned medium, population of adhesive mesenchymal stromal cells of placenta or adipose tissue, pharmaceutical composition and application of adhesive mesenchymal stromal cells of placenta or adipose tissue in transplantation
RU2453301C1 (en) * 2006-05-11 2012-06-20 Ридженикс Ас Cell and cell extract introduction for rejuvenation
US20100158880A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Ethicon, Incorporated Regeneration and repair of neural tissue following injury

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013115818A (en) 2014-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chang et al. Isolation of mesenchymal stem cells with neurogenic potential from the mesoderm of the amniotic membrane
Li et al. Umbilical cord tissue-derived mesenchymal stem cells induce T lymphocyte apoptosis and cell cycle arrest by expression of indoleamine 2, 3-dioxygenase
Priya et al. Explant culture: a simple, reproducible, efficient and economic technique for isolation of mesenchymal stromal cells from human adipose tissue and lipoaspirate
Gotherstrom et al. Difference in gene expression between human fetal liver and adult bone marrow mesenchymal stem cells
Kang et al. Immunomodulatory effects of human amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells
Ozay et al. Cymerus™ iPSC-MSCs significantly prolong survival in a pre-clinical, humanized mouse model of Graft-vs-host disease
Oliver-Vila et al. Evaluation of a cell-banking strategy for the production of clinical grade mesenchymal stromal cells from Wharton's jelly
Ding et al. Dental pulp stem cells suppress the proliferation of lymphocytes via transforming growth factor-β1
Cuevas-Diaz Duran et al. Age-related yield of adipose-derived stem cells bearing the low-affinity nerve growth factor receptor
CN111454893B (en) Serum-free and xeno-free mesenchymal stem cell culture medium and application thereof
JP5800712B2 (en) Method for isolating dermal stem cells
Escobedo-Lucea et al. A xenogeneic-free protocol for isolation and expansion of human adipose stem cells for clinical uses
Lian et al. Effects of serial passage on the characteristics and cardiac and neural differentiation of human umbilical cord Wharton’s jelly-derived mesenchymal stem cells
JP2019076112A (en) Adult cardiac stem cell population
Kouidhi et al. Characterization of human knee and chin adipose-derived stromal cells
JP6909154B2 (en) Stem cell composition and methods of producing stem cells for therapeutic application
Nekoua et al. Pancreatic beta cells persistently infected with coxsackievirus B4 are targets of NK cell-mediated cytolytic activity
CN109706180A (en) A kind of umbilical cord mesenchymal stem cells, which are overexpressed IDO, enhances immunosuppressive method and application
Katsiani et al. Chorionic villi derived mesenchymal like stem cells and expression of embryonic stem cells markers during long-term culturing
JP5636174B2 (en) Method for producing mesenchymal cells or chondrocytes and method for suppressing carcinogenicity
Taner et al. Phenotypic, transcriptional, and functional analysis of liver mesenchymal stromal cells and their immunomodulatory properties
De Luca et al. Comparative analysis of mesenchymal stromal cells biological properties
Harrison et al. Establishing the adipose stem cell identity: Characterization assays and functional properties
RU2539750C2 (en) Method of evaluating immunosuppressive properties of human mesenchymal stromal cells
KR101985095B1 (en) Methods for improving proliferation of stem cell using ethionamide

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20200317