本文介绍了一种用于产生和扩增特异性针对特定同种异体抗原的人T细胞克隆的方法。该方案可经调整后用于克隆针对多种肽-MHC复合物配体的特异性人T细胞。
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本文介绍了一种用于产生和扩增特异性针对特定同种异体抗原的人T细胞克隆的方法。该方案可经调整后用于克隆针对多种肽-MHC复合物配体的特异性人T细胞。
人类T淋巴细胞生物学的研究通常涉及对激活配体反应的检测。T细胞通过T细胞受体(TCR)以高度敏感和特异的方式识别并响应由MHC(人类同源分子为HLA)分子呈递的加工后肽类抗原。尽管T细胞的主要功能是针对由自身MHC分子呈递的外来抗原介导保护性免疫应答,但T细胞也会对同种异体组织中的抗原差异产生强烈反应。T细胞对同种异体抗原的反应可分为直接或间接的同种反应性。在同种反应性中,T细胞通过高度特异性识别所呈递的肽段和MHC分子而产生应答。T细胞对同种异体刺激产生的强烈寡克隆反应,反映了同种异体组织中存在大量潜在的刺激性同种抗原。虽然同种反应性T细胞应答的广泛性在启动和介导与生物学相关同种反应(如移植物抗宿主病和同种移植物排斥反应)相关的病理过程中起着重要作用,但它也可能阻碍对T细胞针对同种异体配体反应的分析。为此,本方案描述了一种从初始人外周血白细胞(PBL)生成对已知肽-MHC(pMHC)同种抗原产生应答的同种反应性T细胞的方法。该方案结合pMHC多聚体标记、磁珠富集和流式细胞术,并与单细胞in vitro培养技术联用,以生成针对同种抗原特异性的T细胞克隆。这使得研究人员能够深入探究响应同种异体刺激的T细胞的生物化学特性与功能。
T 淋巴细胞是适应性免疫系统的关键组成部分。T 细胞不仅通过多种效应机制直接介导针对病原体的保护性免疫应答,还主动维持免疫自身耐受,并调控免疫系统中其他细胞的应答。这些功能由多种整合信号所调控,包括 T 细胞受体(TCR)结合、细胞因子和趋化因子以及代谢物1。在这些信号中,TCR 尤为重要,因为它提供了定义 T 细胞在适应性免疫中作用的特征性特异性。TCR 以高度特异且敏感的方式与主要组织相容性复合体(MHC,人类同源物为 HLA)分子呈递的线性肽抗原(pMHC 复合物)相互作用,从而传递启动 T 细胞效应功能的信号。TCR 与 pMHC 配体相互作用的生化参数不仅决定了 T 细胞活化的特异性,还对后续 T 细胞功能产生定性影响2。因此,研究 T 细胞功能通常需要分析具有明确抗原特异性的克隆性 T 细胞的应答。
人类T细胞库包含约1012个αβ T细胞,估计具有107–108种不同的αβ T细胞受体(αβTCR)3-4。这种高度多样性使得T细胞能够识别大量潜在病原体来源的肽段,从而启动T细胞应答以实现保护性免疫。据估计,在未发生过针对特定抗原的免疫应答时,能够响应由自身MHC分子呈递的某一外来抗原的T细胞频率约为10-4–10-75。初始T细胞库通过胸腺选择过程形成,以确保其能够识别由自身MHC分子呈递的肽抗原,同时限制对自身肽抗原的反应性,从而最大化介导保护性免疫的潜力2。然而,与这一设计的反应特异性相违背的是,来自免疫学上初始状态个体的T细胞中,有相对较高的频率(10-3–10-4)会响应同种异体细胞的刺激,识别外来的MHC分子及其所呈递的内源性肽段6。对同种异体pMHC配体的识别在结构上类似于对自身MHC呈递的外来抗原的识别;T细胞受体(TCR)与同种异体MHC分子以及所呈递的肽段均发生关键的生化相互作用7。T细胞对同种异体刺激产生强烈反应的原因在于同种异体细胞表面存在多种多样的pMHC复合物8。据估计,每个MHC分子可呈递约2×104种不同的内源性肽抗原9。这种对同种异体刺激的广泛反应性是临床上重要病理过程的关键因素,例如同种异体移植物排斥反应或移植物抗宿主病(GVHD),这些均源于T细胞的同种异体反应性。
对人类T细胞同种异体反应的研究传统上依赖于在异基因细胞刺激后,检测初始T细胞的多克隆反应。通过使用同一种异基因细胞系进行反复刺激,并结合有限稀释分析,可获得对特定异基因HLA10具有明确识别能力的克隆性T细胞。然而,这种方法在研究针对单个异基因pMHC配体的反应时存在困难,因为特定异基因HLA分子所呈递的内源性pMHC复合物种类繁多且丰度较高,会激活广泛多样的T细胞群体。采用这种群体刺激结合有限稀释的方法,需要筛选大量克隆,才能分离出对单一pMHC配体具有特异性反应的T细胞。此外,在初始T细胞群体中,针对单个异基因pMHC配体发生反应的T细胞频率相对较低,这构成了高效生成针对特定抗原的人类T细胞克隆的主要障碍。
多克隆群体中抗原特异性T细胞的鉴定与分离得益于荧光标记的pMHC多聚体技术的发展11。该方法利用将特异性肽抗原加载至重组可溶性生物素化MHC分子中,并通过与链霉亲和素标记的荧光染料结合进行标记。pMHC的多聚化可提高结合亲和力,弥补TCR对可溶性pMHC配体本身固有的低亲和力(µM级)。标记的细胞可通过流式细胞术进行鉴定和分离。然而,该方法仍受限于初始T细胞群体中抗原特异性T细胞频率极低的问题,通常远低于大多数流式细胞仪准确鉴定与定量的检测下限。为克服这一局限,已开发出一种pMHC四聚体标记结合磁珠富集四聚体标记细胞的方法12。该方法已证明可稳定实现对低频抗原特异性T细胞的检测、计数与分离。
本方案描述了一种有效生成人T细胞克隆的方法,这些克隆特异性地响应单个同种异体pMHC配体。该方案采用pMHC(HLA)多聚体标记与富集技术,结合流式细胞术细胞分选,以及一种高效的方法,用于分离针对同种异体抗原的特异性人T细胞 体外 人T细胞培养以实现从单个分选细胞生成T细胞克隆(概述) 图1).
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注意:本方案需要使用来自人类志愿者的外周血样本。所有涉及人类受试者的研究均应经过人体研究机构审查委员会的审查和批准,以确保符合《赫尔辛基宣言》(2013年)和1996年《健康保险可携性与责任法案》的要求。
1. 从全血中分离T细胞
2. 同种抗原特异性T细胞的磁珠富集
3. 单细胞流式细胞术分选T细胞的制备
4. 通过单细胞流式细胞术分选分离四聚体标记的T细胞
5. 同种抗原特异性T细胞克隆的培养与扩增
6. T细胞克隆的长期再刺激与培养
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本方案描述了通过磁珠富集和单细胞流式分选策略,建立具有明确同种异体抗原特异性的克隆性人源T细胞培养物的方法。图1概述了该流程。

图1:实验方案概述。 本文所述方案提供了一种从外周血中可靠地生成同种抗原特异性人T细胞克隆的方法。单个T细胞的分离及细胞培养体系的建立预计耗时约4.5小时。T细胞克隆的扩增需要经过多轮非特异性T细胞刺激和培养,每轮持续14天。在细胞分离后28天可对克隆培养物进行同种抗原特异性检测,并可通过重复刺激进一步扩增培养物以进行额外检测。
同种抗原特异性T细胞的预期产量取决于供体...
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T细胞同种反应性是一种长期被研究且具有临床相关性的现象。T细胞对同种异体刺激产生的强烈增殖和效应反应,使得通过相对简单的混合淋巴细胞反应,对人外周血T细胞在体外(in vitro)的T细胞应答进行广泛分析成为可能。然而,这些初始的同种反应性T细胞应答是寡克隆性的,由大量针对特定同种抗原发生反应的单个T细胞组成。这种T细胞应答的多样性阻碍了对驱动同种反应性T细胞应答的pMHC配体识别生化机制的深入研究。解决这一难题的常规方法是通过反复使用特定的同种异体细胞系进行刺激,并结合有限稀释分析,从而建立克隆性T细胞系。尽管该方法能够产生具有单一特异性的克隆性T细胞系,但它可能无法真实反映初始幼稚T细胞寡克隆应答的原始组成。此外,该方法并不能直接鉴定出被识别的特异性pMHC同种抗原(即使将应答限定于单个HLA分子,仍需从稳态条件下呈递的约2×104种内源性肽段中确定刺激性肽段),这使得对同种反应性中T细胞配体识别的生化特征鉴定变得复杂。
本文所述方案利用荧光标记的pMHC多聚体、磁珠富集及流式细胞术分选,以鉴定并分离针对单个同种异体pMHC配体的特异性人...
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作者声明不存在竞争性财务利益。
作者感谢美国国立卫生研究院(NIH)四聚体核心实验室提供的四聚体制备服务。作者还感谢加州大学圣地亚哥分校(UCSD)人类胚胎干细胞核心实验室流式细胞术实验室的 E.D. O’Connor 和 K.E. Marquez 在细胞分选方面的协助。本研究由美国国立卫生研究院资助项目 K08AI085039(G.P.M.)提供经费支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 钠肝素静脉采血管 16 x 100 mm | Becton, Dickenson and Company | 366480 | |
| Lymphoprep | Stemcell Technologies | 7801 | |
| Rosette Sep 人T细胞富集试剂盒 | Stemcell Technologies | 15061 | |
| 不含钙和镁的1×杜尔贝科磷酸盐缓冲液 | 康宁 | 21-031-CV | |
| 牛血清白蛋白 | Sigma-Aldrich | A7906 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | E6635 | |
| 荧光标记的pMHC四聚体 | NIH 四聚体中心 | NA | |
| EasySep 生物素选择试剂盒 | Stemcell Technologies | 18553 | |
| EasySep 分选磁铁 | Stemcell Technologies | 18000 | |
| TruStain FcX 人 Fc 封闭液 | Biolegend | 422301 | |
| 抗CD5 PE-Cy7(克隆UCHT2) | Biolegend | 300621 | |
| 抗CD14 FITC(克隆HCD14) | Biolegend | 325603 | |
| 抗CD19 FITC(克隆HIB19) | Biolegend | 302205 | |
| Iscove's DMEM,不含b-ME和L-谷氨酰胺 | 康宁 | 15-016-CV | |
| HEPES | 康宁 | 25-060-CI | |
| β-巯基乙醇 | Life Technologies | 21985-023 | |
| Glutamax | Life Technologies | 35050061 | |
| 硫酸庆大霉素(50 mg/ml) | Omega Scientific | GT-50 | |
| 人AB型血清,男性供体 | Omega Scientific | HS-30 | |
| 重组人IL-2 | Peprotech | AF 200-02 | |
| Dynabeads 人 T 细胞激活剂 CD3/CD28 | Life Technologies | 11131D | |
| 培养基 | |||
| 细胞分选缓冲液 | |||
| PBS,pH 7.4 | 1 L | ||
| BSA | 10 g | ||
| EDTA(0.5 M) | 2 ml | ||
| 人T细胞培养基 | |||
| Iscove's DMEM | 351.6 ml | ||
| 热灭活人AB型血清 | 40 ml | ||
| HEPES (1 M) | 4 ml | ||
| 谷氨酰胺(100倍浓缩液) | 4 ml | ||
| 庆大霉素(50 mg/ml) | 0.4 ml | ||
| β-巯基乙醇(14.3 M) | 1.4 ml | ||
| 重组人IL-2(1 mg/ml) | 1 ml |
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