先前的Fc受体激活通过长期和短期机制使巨噬细胞对IgG更敏感

Prior Fc receptor activation primes macrophages for increased sensitivity to IgG via long-term and short-term mechanisms.

作者信息Annalise Bond, Sareen Fiaz, Kirstin Rollins, Jazz Elaiza Q Nario, Erika T Snyder, Dixon J Atkins, Samuel J Rosen, Alyssa Granados, Siddharth S Dey, Maxwell Z Wilson, Meghan A Morrissey
PMID39137774
期刊Dev Cell
发布时间2024-11
DOI10.1016/j.devcel.2024.07.017

实验完整度

高

包含体外细胞实验(BMDMs、RAW264.7)、光遗传学操控、吞噬实验、活细胞成像、单分子追踪和转录组分析,且有功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠骨髓来源巨噬细胞(BMDMs) RAW264.7巨噬细胞系 Raji B细胞(肿瘤细胞靶标)

重点核对

光遗传FcR(optoFcR)构建及光刺激条件(低、中、高强度) IgG包被珠浓度及吞噬时间 短时程(1小时)和长时程(12小时)预刺激的延迟时间 Erk抑制剂PD0325901的处理浓度和时间 转录抑制剂Actinomycin D和翻译抑制剂Cycloheximide的使用

摘要

Macrophages measure the "eat-me" signal immunoglobulin G (IgG) to identify targets for phagocytosis. We tested whether prior encounters with IgG influence macrophage appetite. IgG is recognized by the Fc receptor. To temporally control Fc receptor activation, we engineered an Fc receptor that is activated by the light-induced oligomerization of Cry2, triggering phagocytosis. Using this tool, we demonstrate that subthreshold Fc receptor activation primes mouse bone-marrow-derived macrophages to be more sensitive to IgG in future encounters. Macrophages that have previously experienced subthreshold Fc receptor activation eat more IgG-bound human cancer cells. Increased phagocytosis occurs by two discrete mechanisms-a short- and long-term priming. Long-term priming requires new protein synthesis and Erk activity. Short-term priming does not require new protein synthesis and correlates with an increase in Fc receptor mobility. Our work demonstrates that IgG primes macrophages for increased phagocytosis, suggesting that therapeutic antibodies may become more effective after initial priming doses.

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
预先的Fc受体激活是否会影响巨噬细胞对IgG的吞噬敏感性,以及其分子机制是什么?
核心机制
短时程启动与Fc受体迁移率增加相关,长时程启动依赖于Erk介导的转录变化和新蛋白合成。
主要证据
通过光遗传FcR控制激活,发现亚阈值激活增强吞噬;短时程启动在1小时出现,长时程在4-72小时;单分子追踪显示FcR迁移率增加;抑制Erk或转录/翻译阻断长时程启动。
研究意义
该研究揭示了巨噬细胞对IgG吞噬的启动机制,可能对治疗性抗体的给药策略有指导意义。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

构建光遗传FcR(optoFcR)并验证其功能

实现可调控的FcR激活,以精确研究其信号和功能。

设计optoFcR,包含膜定位序列、FcRγ链胞内域、mScarlet荧光蛋白和CRY2olig光敏感寡聚化域。在BMDMs和RAW264.7中表达,验证光诱导的聚集、Syk招募和吞噬触发。

2

检测先前FcR激活对IgG吞噬的影响

确定亚阈值FcR激活是否改变巨噬细胞对IgG包被靶标的吞噬能力。

用optoFcR或对照(mCherry-CAAX)的BMDMs,先用低强度光刺激15分钟,然后在1或12小时后加入IgG包被珠,测量吞噬效率。

3

检验启动的特异性

确定启动是否特异性增强IgG介导的吞噬,还是非特异性增强吞噬能力。

使用未包被珠和含磷脂酰丝氨酸(PS)的珠,在启动后测量吞噬,并与IgG珠结果比较。

4

评估启动对癌细胞吞噬的影响

测试启动是否增强巨噬细胞对抗体包被的癌细胞系的吞噬。

用optoFcR或对照BMDMs,先光刺激,12小时后加入抗CD20抗体包被的Raji B细胞,用时间序列显微镜测量吞噬和胞啃。

5

区分短时程和长时程启动机制

明确启动是短期还是长期效应,并确定是否依赖新蛋白合成。

在不同时间点(1,4,6,12小时)测量吞噬,并用放线菌素D(ActD)和环己酰亚胺(CHX)处理,观察对启动的影响。

6

探究Erk在长时程启动中的作用

确定Erk信号是否参与长时程启动。

用PD0325901抑制Erk,在启动后1或12小时测量吞噬,比较对短和长时程启动的影响。

7

转录组分析启动的分子特征

鉴定长时程启动中的转录变化和涉及的信号通路。

对启动和未启动的巨噬细胞进行bulk RNA-seq,进行GO分析和与M1/M2极化的比较。

8

分析吞噬动力学

确定启动影响吞噬的哪些步骤(结合、起始、完成)。

使用活细胞成像,分别在启动后1小时和12小时测量结合、起始和完成的比例及时间。

9

单分子追踪FcR迁移率

检测启动后FcR的迁移率变化,并分析其运动类型。

用Qdot标记抗FcRIII Fab,在启动后1小时进行单粒子追踪,计算平均跳跃距离(MJD)和扩散系数,并进行MSS分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
LITOS LED光照板----
RPMI-1640培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素-谷氨酰胺----
DMEM培养基----
L929条件培养基----
Lipofectamine LTX转染试剂Invitrogen15338-100
LentiX浓缩试剂Takara Biosciences631232
MatriPlate 96孔玻璃底板BrooksMGB096-1-2-LG-L
硅珠(4.89 μm)Bangs LabsSS05003
酪蛋白SigmaC5890
POPC脂质Avanti850457
生物素化PE脂质Avanti870273
PEG5000-PE脂质Avanti880230
Atto390-DOPE荧光脂质ATTO-TEC GmbHAD
Atto647-DOPE荧光脂质ATTO-TEC GmbHAD
DGS-NTA脂质Avanti790404
DOPS脂质Avanti840035
抗生物素 AlexaFluor647-IgGJackson ImmunoResearch Laboratories200-602-211
CellTrace CSFE染料ThermoFisherC34570
CellTrace Far Red染料ThermoFisherC34572
PD0325901 (ERK抑制剂)SigmaPZ0162
CD44 Superbright 600抗体Invitrogen63-044-82
CD64 PerCP-eFluor 710抗体Invitrogen46-0641-80
CD16-2 FITC抗体InvitrogenMA-28253
CD32b APC抗体Invitrogen17-0321-80
CD16/32 PE抗体Biolegend101307
SIRPa APC/Cy7抗体Biolegend144018
Attune NxT流式细胞仪Invitrogen--
抗CD20抗体(人鼠嵌合)InvivoGenhcd20-mab10
脂多糖SigmaL4516
干扰素-γSino Biological50709-MNAH
白细胞介素-4Sino Biological51084-MNAE
PureLink RNA小提试剂盒Invitrogen12183018A
Qdot 655量子点ThermoFisherQ10123MP
Pierce Fab制备试剂盒ThermoFisher44985
抗FcRIII (CD16)抗体Cell Signaling101307
生物素化二抗Fab片段Invitrogen13-4813-85

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
光遗传刺激
光强度(低、中、高)和时长
阅读提示:STAR Methods - Optogenetic stimulation
吞噬实验
IgG浓度、珠数量、吞噬时间
阅读提示:STAR Methods - Phagocytosis assay
启动实验
启动刺激的强度和时间、延迟时间
阅读提示:Figures 2a-d, 4a
抑制剂处理
放线菌素D和环己酰亚胺浓度、处理时间
阅读提示:STAR Methods - Inhibitors
Erk抑制
PD0325901浓度、处理时间
阅读提示:STAR Methods - Inhibitors
Raji吞噬实验
抗体浓度、细胞数量、成像时间和位置
阅读提示:STAR Methods - Raji eating assay