Generation of human myeloid suppressor cells in the in vitro experimental model

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Myeloid suppressor cells (MDSCs) are a heterogeneous population of immature myeloid cells that generally differentiate into macrophages, granulocytes, and dendritic cells. However, in pathology, these cells acquire a suppressor phenotype, blocking immune response. In particular, MDSC levels increase in many pathological conditions, including inflammation, sepsis, traumatic shock, autoimmune diseases, cancer, and pregnancy. Over the past 12 years, an interest in examining this cell population has been steadily increased [PUBMED: 2008 (65 articles); 2020 (> 650 entries)] that will expand our understanding of immune system functioning. In humans, MDSCs are characterized by HLA-DR-CD33+CD11b+ phenotype, in turn being subdivided into CD15+ or CD66+ granulocytic (G-MDSC), CD14+ monocytic (M-MDSC), and early (e-MDSC) MDSC bearing HLA-DR-CD11b+CD33+CD14-CD66b- phenotype. This work was aimed to develop an adequate experimental model allowing to evaluate cytokine-driven differentiation of human MDSCs from peripheral blood mononuclear cells in long-term in vitro culture system. For this, peripheral blood mononuclear cells were isolated from healthy donors induced to express MDSC phenotype with GM-CSF and IL-6 (40 or 20 ng/ml) cultured for 7, 14, 21 days. In several experiments, LPS (100 ng/ml) was added to the cultured cells 24 hours before immunophenotyping. The percentage of living Zombie Aquanegative cells in cultures (gated on cells according to FSC/SSC) ranged from 90.5-93.9%. No significant differences were observed between cultured cells. In our experimental conditions, the mean percentage of total MDSC subpopulation reached 2-2.3% of total living cells, exceeding that one by 9-10-fold found in freshly isolated mononuclear cells from healthy subjects. Based on the results of our experimental study, we found that induction of e-MDSC derived from human peripheral blood mononuclear cells requires two weeks of co-culture with 40 ng/ml IL-6 and 40 ng/ml GM-CSF. “Mature” MDSCs (M-MDSC + G-MDSC) yield was peaked in the following conditions: co-culture for 3 weeks with 20 ng/ml IL-6 and 20 ng/ml GM-CSF added with 100 ng/ml LPS 24 hours before completing protocol. Overall, further examining factors modulating MDSC differentiation will reveal conditions necessary for generating this suppressor cell subset potentially used in clinical practice.

About the authors

V. P. Timganova

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Branch of the Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: timganovavp@gmail.com

Timganova Valeriya P. - PhD (Biology), Research Associate, Laboratory of Ecological Immunology

614081, Perm, Golev str., 13

Phone: 7 (902) 836-14-55

Russian Federation

M. S. Bochkova

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Branch of the Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: fake@neicon.ru

PhD (Biology), Research Associate, Laboratory of Ecological Immunology

Perm

Russian Federation

S. V. Uzhviyuk

Perm State National Research University

Email: fake@neicon.ru

Student, Microbiology and Immunology Department, Faculty of Biology

Perm

Russian Federation

K. Yu. Shardina

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Branch of the Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: fake@neicon.ru

Graduate Student, Laboratory of Ecological Immunology

Perm

Russian Federation

S. A. Zamorina

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Branch of the Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Perm State National Research University

Email: fake@neicon.ru

PhD, MD (Biology), Leading Research Associate, Laboratory of Ecological Immunology; Professor, Microbiology and Immunology Department, Faculty of Biology

Perm

Russian Federation

M. B. Rayev

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Branch of the Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Perm State National Research University

Email: fake@neicon.ru

PhD, MD (Biology), Leading Research Associate, Laboratory of Ecological Immunology; Professor, Microbiology and Immunology Department, Faculty of Biology

Perm

Russian Federation

References

  1. Атретханы К.-С.Н., Друцкая М.С. Миелоидные супрессорные клетки и провоспалительные цитокины как мишени терапии рака // Биохимия, 2016. Т. 81, № 11. С. 1520-1529. [Atretkhany K.-S.N., Drutskaya M.S. Myeloid-derived suppressor cells and proinflammatory cytokines as targets for cancer therapy Biokhimiya = Biochemistry, 2016, Vol. 81, no. 11, pp. 1520-1529. (In Russ.)]
  2. Пономарев А.В. Миелоидные супрессорные клетки: общая характеристика // Иммунология, 2016. Т. 37, № 1. С. 47-50. [Ponomarev A.V. Myeloid suppressor cells: general characteristics. Immunologiya = Immunology, 2016, Vol. 37, no. 1, pp. 47-50. (In Russ.)]
  3. Dumitru C.A., Moses K., Trellakis S., Lang S., Brandau S. Neutrophils and granulocytic myeloid-derived suppressor cells: immunophenotyping, cell biology and clinical relevance in human oncology. Cancer Immunol. Immunother., 2012, Vol. 61, no. 8, pp. 1155-1167.
  4. Gabrilovich D.I., Nagaraj S. Myeloid- derived suppressor cells as regulators of the immune system. Nat. Rev. Immunol., 2009, Vol. 9, pp. 162-174.
  5. Gabrilovich D.I., Ostrand-Rosenberg S., Bronte V. Coordinated regulation of myeloid cells by tumours. Nat. Rev. Immunol., 2012, Vol. 12, no. 4, pp. 253-268.
  6. Goedegebuure P., Mitchem J.B., Porembka M.R., Tan M.C.B., Belt B.A., Wang-Gillam A., et al. Myeloidderived suppressor cells: general characteristics and relevance to clinical management of pancreatic cancer. Curr. Cancer Drug Targets, 2011, Vol. 11, no. 6, pp. 734-751.
  7. Greten T.F., Manns M.P., Korangy F. Myeloid derived suppressor cells in human diseases. Int. Immunopharmacol., 2011, Vol. 11, no. 7, pp. 802-807.
  8. Kotsakis A., Harasymczuk M., Schilling B., Georgoulias V., Argiris A., Whiteside T.L. Myeloid-derived suppressor cell measurements in fresh and cryopreserved blood samples. J. Immunol. Methods, 2012, Vol. 381, pp. 14-22.
  9. Kumar V., Patel S., Tcyganov E., Gabrilovich D.I. The nature of myeloid-derived suppressor cells in the tumor microenvironment. Trends Immunol., 2016, Vol. 37, pp. 208-220.
  10. Lechner M.G., Liebertz D.J., Epstein A.L. Characterization of cytokineinduced myeloid derived suppressor cells from normal human peripheral blood mononuclear cells. J. Immunol., 2010, Vol. 185, no. 4, pp. 2273-2284.
  11. Pak V.N. Selective targeting of myeloid-derived suppressor cells in cancer patients through AFP-binding receptors. Future Sci. OA, 2018, Vol. 5, no. 1. doi: 10.4155/fsoa-2018-0029.
  12. Tesi R.J. MDSC; The most important cell you have never heard of. Trends Pharmacol. Sci., 2019, Vol. 40, no. 1, pp. 4-7.
  13. Veglia F., Perego M., Gabrilovich D. Myeloid-derived suppressor cells coming of age. Nat. Immunol., 2018, Vol. 19, no. 2, pp. 108-119.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Timganova V.P., Bochkova M.S., Uzhviyuk S.V., Shardina K.Y., Zamorina S.A., Rayev M.B.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».