Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 1.736
5-Year Impact Factor – 2.135
Index Copernicus  – 168.52
MEiN – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2009, vol. 18, nr 3, May-June, p. 249–259

Publication type: original article

Language: English

Comparison of Different Culture Microenvironments for the Generation of Dendritic Cells from Peripheral Blood Monocytes of Multiple Myeloma Patients – Preliminary Report

Porównanie różnych podłoży hodowlanych stosowanych do generowania komórek dendrytycznych z monocytów krwi obwodowej od chorych na szpiczaka plazmocytowego – doniesienie wstępne

Kamilawojas−krawczy Kamilawojas−Krawczyk1,2,, Iwona Hus3,, Paweł Krawczyk2,, Anna Dmoszyńska3,, Janusz Milanowski2,4,, Jacek Roliński1,

1 Department of Clinical Immunology, Medical University of Lublin, Poland

2 Department of Pneumonology, Oncology, and Allergology, Medical University of Lublin, Poland

3 Department of Hemato−oncology and Bone Marrow Transplantation, Medical University of Lublin, Poland

4 Institute of Agricultural Medicine, Lublin, Poland

Abstract

Background. Many protocols regarding the ex vivo generation of dendritic cells (DCs) in culture medium with different protein supplementation have been described.
Objectives. This study attempted to generate autologous DCs from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of multiple myeloma (MM) patients and compare different culture conditions of DC generation.
Material and Methods. PBMCs from MM patients were cultured in medium supplemented with 2% human albumin, 10% autologous serum, or 10% allogenic serum from healthy donors in the presence of IL−4 and GM−CSF to generate immature dendritic cells. Maturation of the generated cells was induced by addition of TNF−α. Afterwards, the course of apoptosis, phagocytic ability, and the immunophenotype of the generated autologous DCs were analyzed. The concentrations of tumor−derived factors such as IL−6, TGF−β, VEGF, and IL−10 in serum from the MM patients were also determined.
Results. There was a significantly higher percentage of CD1a+/CD14– cells in the culture with human albumin than in the cultures with addition of autologous or allogenic serum. Moreover, the percentage of Annexin V−positive (AV+) cells in the populations of CD1a+/CD14+ cells and CD1a+/CD14– cells was significantly higher in human albumin−supplemented culture. Significantly lower percentages of AV+/propidium iodide(AV+/PI–), AV+/PI+, and AV–/PI+ cells were found in the culture supplemented with autologous serum than with human albumin. The phagocytosis of FITC−dextran particles by DCs was higher in the cultures supplemented with autologous or allogenic serum than with human albumin. The percentages of CD83+/CD1a+/HLA−DR+ and CD83+/CD1a–/HLA−DR+ cells were lower in human albumin−supplemented than in allogenic serum−supplemented culture.
Conclusion. These data suggest the possibility of generating autologous DCs from PBMCs of MM patients in medium supplemented with different kinds of serum supplementation. Of note, DC generation progressed in different ways in the examined microenvironments, but supplementation of the cultures with human albumin resulted in the highest percentage of apoptotic cells.

Streszczenie

Wprowadzenie. Metody pozyskiwania komórek dendrytycznych ex vivo są szeroko opisywane w światowej literaturze naukowej, wciąż nie ma jednak standardowego protokołu uzyskiwania tych komórek w warunkach in vitro.
Cel pracy. Zbadanie możliwości indukcji autologicznych komórek dendrytycznych od pacjentów ze szpiczakiem plazmocytowym oraz porównanie skuteczności tej indukcji w różnych środowiskach hodowlanych. Materiały i metody. Komórki mononuklearne izolowano z krwi obwodowej pacjentów ze szpiczakiem plazmocytowym i hodowano w pożywce RPMI wzbogaconej interleukiną 4 (IL−4) i czynnikiem stymulującym tworzenie kolonii granulocytów i makrofagów (GM−CSF) z dodatkiem następujących suplementów białka: 2% ludzkiej albuminy, 10% autologicznej surowicy lub 10% allogenicznej surowicy od zdrowych dawców. Dojrzałość komórek dendrytycznych była wywołana czynnikiem martwicy nowotworów α (TNF−α). Oceniano następujące wskaźniki: apoptozę komórek podczas hodowli DCs, zdolność do fagocytozy oraz immunofenotyp wygenerowanych autologicznych komórek dendrytycznych. Oceniono ponadto stężenie IL−6, TGF−β, VEGF i IL−10 w surowicy pacjentów ze szpiczakiem plazmocytowym.
Wyniki. Odsetek komórek CD1a+/CD14– w hodowli z dodatkiem ludzkiej albuminy był istotnie wyższy w porównaniu z hodowlą z dodatkiem autologicznej lub allogenicznej surowicy. Odsetek komórek wykazujących ekspresję fosfatydyloseryny (Annexyna V+, AV+) wśród populacji komórek CD1a+/CD14+ oraz komórek CD1a+/CD14– był ponadto istotnie wyższy w hodowli z dodatkiem ludzkiej albuminy. Zaobserwowano również istotnie niższy odsetek komórek AV+/PI–,AV+/PI+ i AV–/PI+ w hodowli wzbogaconej autologiczną surowicą w porównaniu do hodowli stymulowanej ludzką albuminą. Komórki dendrytyczne generowane w hodowli wzbogaconej autologiczną lub allogeniczną surowicą wykazywały większą zdolność fagocytozy cząsteczek dextranu−FITC w porównaniu z komórkami dendrytycznymi generowanych w hodowlach z ludzką albuminą. Odsetek komórek CD83+/CD1a+/HLA−DR+ i CD83+/CD1a–/HLA−DR+ był niższy w hodowlach wzbogaconych ludzką albuminą w porównaniu z odsetkiem tych komórek uzyskanych w hodowlach stymulowanych allogeniczną surowicą.
Wnioski. Istnieje możliwość generowania autologicznych komórek dendrytycznych z PBMCs chorych na szpiczaka plazmocytowego w podłożach uzupełnionych auto−, allogeniczną surowicą lub ludzką albuminą. Należy jednak zauważyć, że w każdym z tych podłoży proces generowania komórek dendrytycznych przebiega inaczej, a dodatek ludzkiej albuminy do podłoża hodowlanego jest związany z najwyższym odsetkiem komórek apoptotycznych.

Key words

dendritic cells, multiple myeloma, phagocytic activity, immunophenotype, cell culture

Słowa kluczowe

komórki dendrytyczne, szpiczak plazmocytowy, aktywność fagocytarna, immunofenotyp, hodowle komórkowe

References (34)

  1. Chang WJ, Lau LG, Yusof N, Mow BMF: Targeted therapy in multiple myeloma. Cancer Control 2005, 12, 91–104.
  2. Harrison SJ, Cook G: Immunotherapy in multiple myeloma – possibility or probability? Br J Haematol 2005, 130, 344–362.
  3. Hideshima T, Gergsagel PL, Kuehl WM, Anderson KC: Advances in biology of multiple myeloma: clinical applications. Blood 2004, 104, 607–618.
  4. Palucka K, Banchereau J: Dendritic cells: a link between innate and adaptive immunity. J Clin Immunol 1999, 19, 12–25.
  5. Palucka KA, Taquet N, Sanchez−Chapuis F, Gluckman JC: Dendritic cells as terminal stage of monocyte differentiation. J Immunol 1998, 160, 4587–4595.
  6. Banchereau J, Steinman RM: Dendritic cells and the control of immunity. Nature 1998, 392, 245–252.
  7. Banchereau J, Briere F, Caux C, Lebecque S, Liu YJ, Pulendran B, Palucka K: Immunobiology of dendritic cells. Annu Rev Immunol 2000, 18, 767–811.
  8. Menetrier−Caux C, Montmain G, Dieu MC, Bain C, Favrot MC, Caux C, Blay JY: Inhibition of the differentiation of dendritic cells from CD34+ precursors by tumor cells: role of IL−6 and macrophage−colony−stimulating factor. Blood 1998, 92, 4778–4791.
  9. Pinzon−Charry A, Maxwell T, Lopez A: Dendritic cells dysfunction in cancer: a mechanism for immunosuppression. Immunol Cell Biol 2005, 83, 451–461.
  10. Shurin G, Shurin MR, Bykovskaia S, Shogan J, Lotze MT, Barksdale EM: Neuroblastoma−derived gangliosides inhibit dendritic cell generation and function. Cancer Res 2001, 61, 363–369.
  11. Sietsma H, Nijhof W, Dontje B, Vellenga E, Kamps WA, Kok JW: Inhibition of hemopoiesis in vitro by neuroblastoma−derived gangliosides. Cancer Res 1998, 58, 4840–4844.
  12. Martín−Ayuso M, Almeida J, Pérez−Andrés M, Cuello R, Galende J, González−Fraile MI, Martín−Nuñez G, Ortega F, Rodríguez MJ, San Miguel JF, Orfao: Peripheral blood dendritic cell subsets from patients with monoclonal gammopathies show an abnormal distribution and are functionally impaired. Oncologist 2008, 13, 82–92.
  13. Trefzer U, Herberth G, Wohlan K, Milling A, Thiemann M, Sharav T, Sparbier K, Sterry W, Walden P: Tumor−dendritic hybrid cell vaccination for the treatment of patients with malignant melanoma: immunological effects and clinical results. Vaccine 2005, 23, 2367–2373.
  14. Yamaguchi Y, Ohta K, Kawabuchi Y, Ohshita A, Okita R, Okawaki M, Hironaka K, Matsuura K, Toge T: Feasibility study of adoptive immunotherapy for metastatic lung tumors using peptide−pulsed dendritic cell−activated killer (PDAK) cells. Anticancer Res 2005, 25, 2407–2415.
  15. Lotze MT, Thomas AW: Dendritic cells. Academic Press, 2nd ed., United Kingdom. 2001.
  16. Jacobs B, Wuttke M, Papewalis C, Seissler J, Schott M: Dendritic cell subtypes and in vitro generation of dendritic cells. Horm Metab Res 2008, 40, 99–107.
  17. Ullrich E, Chaput N, Zitvogel L: Killer dendritic cells and their potential role in immunotherapy. Horm Metab Res 2008, 40, 75–81.
  18. Nencioni A, Grünebach F, Schmidt SM: The use of dendritic cells in cancer immunotherapy. Crit Rev Oncol Hematol 2008, 65, 191–199.
  19. Vermes I, Haanen C, Steffens−Nakken H, Reutelingsperger C: A novel assay for apoptosis. Flow cytometric detection of phosphatidylserine expression on early apoptotic cells using fluorescein labelled Annexin V. J Immunol Methods 1995, 184, 39–51.
  20. Romani N, Reider D, Heuer M, Ebner S, Kämpgen E, Eibl B, Niederwieser D, Schuler G: Generation of mature dendritic cells from human blood. An improved method with special regard to clinical applicability. J Immunol Methods 1996, 196, 137–151.
  21. Zhou LJ, Tedder TF: CD14+ blood monocytes can differentiate into functionally mature CD83+ dendritic cells. Proc Natl Acad Sci 1996, 93, 2588–2592.
  22. Dilioglou S, Cruse JM, Lewis RE: Function of CD80 and CD86 on monocyteand stem cell−derived dendritic cells. Exp Mol Patrol 2003, 75, 2117–2127.
  23. Jakobsen MA, Moller BK, Lillevang ST: Serum concentration of the growth medium markedly affects monocyte−derived dendritic cells’ phenotype, cytokine production profile and capacities to stimulate in MLR. Scan J Immunol 2004, 60, 484–491.
  24. Garderet L, Cao H, Salamero J, Vergé V, Tisserand E, Scholl S, Gorin NC, Lopez M: In vitro production of dendritic cells from human blood monocytes for therapeutic use. J Hematother Stem Cell Res 2001, 10, 553−567.
  25. Araki H, Katayama N, Mitani H, Suzuki H, Nishikawa H, Masuya M, Ikuta Y, Hoshino N, Miyashita H, Nishii K, Minami N, Shiku H: Efficient ex vivo generation of dendritic cells from CD14+ blood monocytes in the presence of human serum albumin for use in clinical vaccine trials. Br J Haematol 2001, 114, 681–689.
  26. Eljaafari A, Duperrier K, Mazet S, Bardin C, Bernaud J, Durand B, Gebuhrer L, Bétuel H, Rigal D: Generation of stable monocyte−derived dendritic cells in the presence of high concentration of homologous or autologous serum: influence of extra−cellular Ph. Hum Immunol 1998, 59, 625–634.
  27. Gilboa E: How tumors escape immune destruction and what we can do about it. Cancer Immunol Immunother 1999, 48, 382–385.
  28. Mantovani A, Romero P, Palucka AK, Marincola FM: Tumor immunity: effector response to tumor and role of the microenvironment. Lancet 2008, 371, 771–783.
  29. Abrams SI: Positive and negative consequences of Fas/Fas ligand interactions in the antitumor response. Front Biosci 2005, 10, 809–821.
  30. Walker PR, Saas P, Dietrich PY: Tumor expression of Fas ligand (CD95L) and the consequences. Curr Opin Immunol 1998, 10, 564–572.
  31. Märten A, Ziske C, Schöttker B, Renoth S, Weineck S, Buttgereit P, Schakowski F, Klingmüller D, Scheffold C, von Rücker A, Sauerbruch T, Schmidt−Wolf IG: Increase in the immunostimulatory effect of dendritic cells by pulsing with serum derived from pancreatic and colorectal cancer patients. Int J Colorectal Dis 2000, 15, 197–205.
  32. Ratta M, Fagnoni F, Curti A, Vescovini R, Sansoni P, Oliviero B, Fogli M, Ferri E, Della Cuna GR, Tura S, Baccarani M, Lemoli RM: Dendritic cells are functionally defective in multiple myeloma: the role of interleukin−6. Blood 2002, 100, 230–237.
  33. Brown R, Pope B, Murray A, Esdale W, Gibson J, Ho PJ, Hart D, Joshua D: Dendritic cells from patients with myeloma are numerically normal but functionally defective as they fail to up−regulate CD80 (B7−1) expression after huCD40LT stimulation because of inhibition by transforming growth factor−β1 and interleukin−10. Blood 2001, 98, 2992–2998.
  34. Daudt L, Maccario R, Locatelli F, Turin I, Silla L, Montini E, Percivalle E, Giugliani R, Avanzini MA, Moretta A, Montagna D: Interleukin−15 favors the expansion of central memory CD8+ T cells in ex vivo generated, antileukemia human cytotoxic T lymphocyte lines. J Immunother 2008, 31, 385–393.
© Wroclaw Medical University