本研究展示了评估病毒特异性TFH细胞早期命运决定的方案,以及对这些细胞中基因表达进行操控的方法。
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本研究展示了评估病毒特异性TFH细胞早期命运决定的方案,以及对这些细胞中基因表达进行操控的方法。
滤泡辅助性T(TFH)细胞被视为一种独立的CD4+ T细胞谱系,能够辅助同源B细胞产生高亲和力抗体,从而建立长期的体液免疫。在急性病毒感染过程中,病毒特异性TFH细胞的命运决定发生在感染早期阶段,因此对早期分化TFH细胞的研究对于理解T细胞依赖性体液免疫机制以及优化疫苗设计至关重要。本研究利用急性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)感染的小鼠模型,以及T细胞受体转基因的SMARTA(SM)小鼠(其CD4+ T细胞特异性识别LCMV糖蛋白表位I-AbGP66-77),描述了基于流式细胞术染色分析病毒特异性TFH细胞早期命运决定的技术流程。此外,通过逆转录病毒转导SM CD4+ T细胞的方法,还提供了在早期分化的病毒特异性TFH细胞中调控基因表达的技术手段。因此,这些方法将有助于深入探究病毒特异性TFH细胞早期命运决定的分子机制。
面对不同的病原体或威胁,初始CD4+ T细胞通过分化为具有特定功能的多种辅助性T(TH)细胞亚群,从而定制其免疫应答1。在急性病毒感染的情况下,大量初始CD4+ T细胞会分化为滤泡辅助性T(TFH)细胞,以辅助B细胞2,3。与其他CD4+ TH细胞亚群(如TH1、TH2、TH9和TH17细胞)不同,TFH细胞表达高水平的CXCR5,这是一种B细胞归巢趋化因子CXCL13的趋化因子受体,使TFH细胞能够迁移至B细胞滤泡中。在B细胞滤泡内,TFH细胞协助同源B细胞启动并维持生发中心反应,从而促进快速产生高亲和力抗体并形成长期体液免疫记忆2,3。
急性病毒感染后,病毒特异性T细胞的早期命运决定FH 细胞在72小时内发生4,5并由转录抑制因子B细胞淋巴瘤-6(Bcl-6)调控5,6,7,8,其作用是作为 "主调控因子" 调控 TFH 细胞命运决定。Bcl-6 缺陷会严重削弱 TFH 细胞分化,而异位表达的 Bcl-6 显著促进 TFH 细胞命运决定。除了 Bcl-6 之外,还有多种分子参与指导早期 TFH 细胞命运决定。转录因子 TCF-1 和 LEF-1 启动 TFH 细胞分化 通过 Bcl-6 的诱导9,10,11Blimp1 受 Bcl-6 和 TCF-1 的共同抑制,是早期 T 细胞发育所必需的FH 细胞命运决定11,12STAT1 和 STAT3 也在早期 T 细胞发育中起必需作用FH 细胞分化13此外,组蛋白甲基转移酶EZH2介导的表观遗传学修饰14,15m6A甲基转移酶METTL316 有助于稳定 TFH 细胞转录程序(尤其是 Bcl6 和 Tcf7)从而启动早期T细胞FH 细胞命运决定。尽管已有进展,包括上述分子及其他分子,已在别处总结3,已在理解早期T细胞转录及表观遗传调控方面取得进展FH 细胞命运决定,仍有此前未知的分子有待揭示。
在急性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)感染的小鼠模型中,过继转移的同源型TCR转基因SMARTA(SM)CD4+ T细胞可特异性识别LCMV糖蛋白表位I-AbGP66-77,并在病毒感染过程中分化为TFH或TH1细胞。这种TFH/TH1双相分化模式推动了SM/急性LCMV感染模型在病毒特异性TFH细胞生物学研究中的应用。事实上,SM/急性LCMV感染模型已被广泛应用于TFH细胞研究领域,并在TFH细胞生物学的多项里程碑式发现中发挥了关键作用。这包括鉴定出前述的Bcl-6作为TFH细胞谱系决定性转录因子5,6,以及其他调控TFH细胞分化的关键转录因子(如Blimp-16、TCF-1/LEF9,10,11、STAT1/STAT313、STAT517、KLF218和Itch19),TFH细胞分化的转录后调控机制(如METTL316和miR-17~9220),TFH细胞的记忆性与可塑性21,22,以及靶向TFH细胞的合理化疫苗策略(如硒元素的应用23)。
本研究描述了可重复的方法,用于研究病毒特异性TFH细胞的早期命运决定,包括:(1)建立适用于获取早期分化TFH细胞的急性LCMV感染SM嵌合小鼠模型;(2)对与早期分化TFH细胞相关的分子进行流式细胞术染色;(3)在SM CD4+ T细胞中进行基于逆转录病毒载体的基因操作。这些方法将有助于研究病毒特异性TFH细胞的早期命运决定过程。
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所有动物实验均按照第三军医大学机构动物护理和使用委员会批准的程序进行。本研究中使用的小鼠品系如下:C57BL/6J(B6)小鼠(两种性别),6至8周龄,体重25-30 g;CD45.1+SM TCR转基因小鼠(B6 CD45.1 × SM TCR转基因),两种性别,6至8周龄,体重25-30 g;以及CXCR5-GFP CD45.1+SM TCR转基因小鼠(B6 CD45.1 × SM TCR转基因 × CXCR5-GFP基因敲入),两种性别,6至8周龄,体重25-30 g。转基因品系的构建依据先前发表的文献24。研究中所用试剂、缓冲液和设备的详细信息列于材料表中。
1. 收集用于过继转移的 CD45.1+ SM CD4+ T 细胞
2. 建立急性LCMV感染的SM嵌合小鼠模型以获取早期分化的SM TFH 细胞
3. 早期分化的 SM TFH 细胞的流式细胞术染色
4. 逆转录病毒的制备
5. 在体 活化、逆转录病毒转导及SM CD4的过继性转移+ T细胞
6. 早期急性 LCMV 感染阶段经逆转录病毒转导的 SM TFH 细胞的流式细胞术分析
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早期分化的病毒特异性T细胞的特征FH 急性LCMV感染期间的细胞
为了探究病毒特异性T细胞的早期命运决定FH 细胞,幼稚型同源SM CD4+ 特异性识别 LCMV GP 表位 I-A 的 T 细胞bGP66-77 被过继转移至CD45.2+ C57BL/6 受体。次日,这些受体通过静脉注射感染高剂量的急性清除型淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒 Armstrong 株(LCMV Armstrong)图1A). 感染后第3天,通过流式细胞术分析C57BL/6受体小鼠的脾细胞,结果表明有大量转输的CD45.1+ SM CD4+ T细胞(约占总CD4的10%)+ T细胞) (图1B),这提供了足够数量的病毒特异性CD4+ 用于进一步研究的T细胞。对过继转移的SM CD4进行进一...
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自发现TFH细胞在辅助B细胞方面的特化功能以来,TFH细胞领域的研究备受关注。越来越多的研究表明,TFH细胞的分化是一个多阶段、多因素参与的过程30,其中TFH细胞命运的决定发生在早期阶段5。因此,深入理解早期分化TFH细胞背后的分子机制,对于TFH细胞生物学研究和合理设计疫苗至关重要。本文中,我们提供了利用LCMV Armstrong病毒感染模型、TCR转基因SM小鼠以及逆转录病毒介导的转导技术,来研究病毒特异性TFH细胞早期命运决定及调控早期分化TFH细胞基因表达的方法。
趋化因子受体CXCR5是一种重要的表面标志物,可将TFH细胞与其他CD4+ TH细胞亚群区分开来6,
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作者声明无竞争利益。
本研究由国家自然科学基金(项目编号:32300785,资助对象:X.C.)、中国博士后创新人才支持计划(项目编号:BX20230449,资助对象:X.C.)以及国家科技重大专项(项目编号:2021YFC2300602,资助对象:L.Y.)资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 0.25% 胰蛋白酶-EDTA | Corning | 25-052-CI | |
| 4% 多聚甲醛固定液,4% PFA | Beyotime | P0099-500mL | |
| 70 μm 细胞筛 | Merck | CLS431751 | |
| Alexa Fluor 647 抗小鼠 TCR Vα2(克隆 B20.1) | Biolegend | 127812 | 1:200 稀释 |
| Alexa Fluor 700 抗小鼠 CD45.1(克隆 A20) | Biolegend | 110724 | 1:200 稀释 |
| APC 抗小鼠 CD25(克隆 PC61) | Biolegend | 101910 | 1:200 稀释 |
| B6 CD45.1(B6.SJL-Ptprca Pepcb/BoyJ)小鼠 | The Jackson Laboratory | 002014 | |
| BeaverBeads 链霉亲和素磁珠 | Beaver | 22321-10 | |
| 生物素标记抗小鼠 F4/80 抗体(克隆 BM8) | Biolegend | 123106 | 1:200 稀释 |
| 生物素标记大鼠抗小鼠 CD11c(克隆 N418) | Biolegend | 117304 | 1:200 稀释 |
| 生物素标记大鼠抗小鼠 CD19(克隆 6D5) | Biolegend | 115504 | 1:200 稀释 |
| 生物素标记大鼠抗小鼠 CD8a(克隆 53-6.7) | Biolegend | 100704 | 1:200 稀释 |
| 生物素标记大鼠抗小鼠 NK-1.1(克隆 PK136) | Biolegend | 108704 | 1:200 稀释 |
| 生物素标记大鼠抗小鼠 TER-119/红系细胞(克隆 TER-119) | Biolegend | 116204 | 1:200 稀释 |
| 牛血清白蛋白,BSA | Sigma | A7906 | |
| Brilliant Violet 421 抗 T-bet(克隆 4B10) | Biolegend | 644816 | 1:100 稀释 |
| Brilliant Violet 605 抗小鼠 CD279(PD-1)(克隆 29F.1A12) | Biolegend | 135220 | 1:200 稀释 |
| C57BL/6J(B6)小鼠 | The Jackson Laboratory | 000664 | |
| CXCR5-GFP 基因敲入报告小鼠 | 本实验室自备;CXCR5-GFP 基因敲入小鼠品系通过在 Cxcr5 开放阅读框后插入 IRES-GFP 构建体获得。 | ||
| DMEM 10% 培养基 | 含 10% FBS 的 DMEM 培养基 | ||
| DMEM 培养基 | Gibco | 11885092 | |
| EDTA | Sigma | E9884 | |
| FACSFortesa | BD Biosciences | ||
| 胎牛血清,FBS | Sigma | F8318 | |
| FlowJo(版本 10.4.0) | BD Biosciences | ||
| Foxp3/转录因子染色缓冲液试剂盒 | Invitrogen | 00-5523-00 | 该试剂盒包含三种试剂:a. 固定/透化浓缩液(4X);b. 固定/透化稀释液;c. 透化缓冲液。 |
| 山羊抗大鼠 IgG 抗体(H+L),生物素化 | Vector laboratories | BA-9400-1.5 | 1:200 稀释 |
| Invitrogen EVOS FL Auto 细胞成像系统 | ThermoFisher Scientific | ||
| 分离缓冲液 | 含 0.5% BSA 和 2 mM EDTA 的 FACS 缓冲液 | ||
| LCMV GP61-77 肽段(GLKGPDIYKGVYQFKSV) | 中国肽公司 | ||
| LIVE/DEAD 可固定近红外死细胞染色试剂盒(适用于 633 或 635 nm 激发) | Life Technologies | L10199 | 1:200 稀释 |
| MigR1 | addgene | #27490 | |
| NaN3 | Sigma | S2002 | |
| Opti-MEM 培养基 | Gibco | 31985070 | |
| pCL-Eco | addgene | #12371 | |
| PE 抗小鼠 CD69(克隆 H1.2F3) | Biolegend | 104508 | 1:200 稀释 |
| PE 小鼠抗 Bcl-6(克隆 K112-91) | BD Biosciences | 561522 | 1:50 稀释 |
| 磷酸盐缓冲液,PBS | Gibco | 10010072 | |
| Polybrene | Solarbio | H8761 | |
| 纯化大鼠抗小鼠 CXCR5(克隆 2G8) | BD Biosciences | 551961 | 1:50 稀释 |
| 大鼠单克隆 PerCP 抗小鼠 CD4(克隆 RM4-5) | Biolegend | 100538 | 1:200 稀释 |
| 重组小鼠 IL-2 | Gibco | 212-12-1MG | |
| 红细胞裂解缓冲液 | Beyotime | C3702-500mL | |
| RPMI 1640 培养基 | Sigma | R8758 | |
| RPMI 2% | 含 2% FBS 的 RPMI 1640 培养基 | ||
| SMARTA(SM)TCR 转基因小鼠 | 本实验室的 SM TCR 转基因品系由 Emory 大学 Rafi Ahmed 博士惠赠。此外,该小鼠品系也可从 The Jackson Laboratory(品系编号:030450)获得。 | ||
| 染色缓冲液 | 含 2% FBS 和 0.01% NaN3 的 PBS | ||
| 链霉亲和素 PE-Cyanine7 | eBioscience | 25-4317-82 | 1:200 稀释 |
| TCF1/TCF7(C63D9)兔单克隆抗体(Alexa Fluor 488 偶联) | Cell signaling technology | 6444S | 1:400 稀释 |
| TFH 细胞染色缓冲液 | 含 1% BSA 和 2% 小鼠血清的 FACS 缓冲液 | ||
| TransIT-293 转染试剂 | Mirus Bio | MIRUMIR2700 |
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