本方案描述了一种利用梯度TCR刺激方法系统性激活小鼠初始CD8+ T细胞的系统性方法,可实现对不同TCR信号强度下CD8+ T细胞增殖、活化及细胞因子产生的全面分析。
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本方案描述了一种利用梯度TCR刺激方法系统性激活小鼠初始CD8+ T细胞的系统性方法,可实现对不同TCR信号强度下CD8+ T细胞增殖、活化及细胞因子产生的全面分析。
T 细胞受体(TCR)信号的强度和持续时间是决定 CD8⁺ T 细胞活化、增殖和功能分化的关键因素。然而,目前仍缺乏能够系统性比较不同 TCR 信号输入如何影响 T 细胞命运的标准化体外模型。本研究介绍了一种可重复的体外激活原代小鼠 T 细胞的方法,该方法采用包被于培养板的抗 CD3 抗体和可溶性抗 CD28 抗体,并补充白细胞介素-2(IL-2),通过调节抗 CD3 抗体浓度(信号强度)和刺激时间(信号持续时间),系统研究其对 T 细胞活化结果的影响。我们详细描述了从 C57BL/6 小鼠中分离初始 T 细胞的方案,并在一系列抗 CD3 抗体浓度(0.1–10 µg/mL)和刺激时间(6–48 h)条件下进行刺激。通过流式细胞术分析早期 TCR 诱导的信号通路,以内源性磷酸化核糖体蛋白 S6(p-S6)作为 mechanistic target of rapamycin complex 1(mTORC1)活性的读出指标;并进一步评估下游事件,包括表面活化标志物(CD69、CD25、ICOS、PD-1)、通过紫罗兰增殖示踪染料(CTV)稀释检测的细胞增殖,以及效应分子表达(Granzyme B、TNF-α),以反映功能分化状态。本方法提供了清晰、分步的可视化操作指南,有助于研究人员解析特定 TCR 信号参数如何引导 T 细胞命运决策。该策略不仅支持 T 细胞活化与分化的机制研究,还为过继性免疫治疗中的 T 细胞预处理及体外致敏实验提供了优化平台。通过结合视频演示与详细的方案叙述,本方案将提升 T 细胞免疫学研究中的方法透明度与可重复性。
T细胞对于抵御病原体和肿瘤的保护性免疫反应至关重要。初始T细胞通过维持静息状态以确保其长期存活和持续存在1。在抗原刺激下,T细胞退出静息状态,经历克隆扩增并分化为效应细胞2。T细胞受体(TCR)信号转导是启动和调控适应性免疫反应的核心过程3。当特异性识别抗原呈递细胞(APC)表面所呈递的肽-主要组织相容性复合物(pMHC)分子时,将触发一系列信号事件,从而驱动T细胞的克隆扩增和功能分化4,5,6。
TCR 刺激的强度由抗原亲和力、亲合力和浓度等关键因素决定,在调控 T 细胞活化的程度、效应功能的获得以及向不同效应或记忆 T 细胞亚群分化的命运中起着关键作用7,8,9。目前用于研究 TCR 依赖性 T 细胞活化的体外模型主要采用包被于培养板或偶联于微珠的抗 CD3 和抗 CD28 抗体,可同时提供 TCR 结合信号和共刺激信号10,11。尽管此类系统被广泛使用,但通常仅采用单一浓度(常为饱和浓度)的抗 CD3 抗体,因而只能对 T 细胞活化进行“全或无”的二元比较,而无法反映通过梯度稀释刺激物所实现的 TCR 信号强度的动态范围12,13。
本文所述方案提供了一种标准化且可重复的体外系统,用于系统性评估梯度性 TCR 信号强度如何调控初级小鼠 CD8+ T 细胞的活化、增殖及功能表型。该方法采用滴定浓度的抗 CD3 抗体梯度(0.1–10 µg/mL)和固定浓度的抗 CD28 抗体(1 µg/mL)。该方案的核心是多参数流式细胞术,可同时检测上游信号通路——通过细胞内磷酸化核糖体蛋白 S6(p-S6)的表达水平反映雷帕霉素复合物 1 机械靶点(mTORC1)的活性——以及下游细胞反应,包括通过 CTV 稀释追踪的细胞增殖、活化表面标志物(CD69、CD25、可诱导 T 细胞共刺激分子 [ICOS]、程序性细胞死亡蛋白 1 [PD-1])和效应分子的表达(颗粒酶 B、肿瘤坏死因子-α [TNF-α]),检测时间点覆盖刺激后 6 至 48 小时。
本方案采用包被于固相的抗CD3抗体的梯度浓度,以精确调控刺激强度,从而模拟生理条件下观察到的T细胞受体(TCR)结合亲和力的差异。该方法可高效实现TCR交联,并强有力地激活初始静息T细胞。标准化的包被程序确保抗体在培养板表面均匀分布,从而使同一批次细胞受到一致的刺激,实验重复性良好。该体系为T细胞活化提供了一种经济高效且操作简便的方法。
然而,应认识到该方法存在某些局限性。由抗CD3/CD28抗体介导的刺激与体内生理环境存在显著差异。尽管仅使用激动性抗CD3和抗CD28抗体来评估T细胞活化的实验方法能够有效反映活化情况,但其无法完全模拟抗原呈递细胞与T细胞之间的相互作用,以及生理条件下存在的共刺激微环境14。
尽管存在这些局限性,本方案仍提供了一个系统且可重复的平台,可作为研究TCR信号强度依赖性T细胞反应的有价值且易于使用的工具,并可补充更为复杂的抗原特异性模型。
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本研究中的所有动物实验均经第三军医大学动物护理与使用委员会批准。
1. 试剂与培养板的准备
2. 从小鼠脾脏中分离初始型CD8+ T细胞
3. 使用紫罗兰增殖示踪染料(CTV)标记以追踪细胞增殖
4. 通过流式细胞术检测 CTV
5. 活化与信号通路相关表面及胞内染色
6. 细胞内细胞因子阻断与检测
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为研究不同强度的抗CD3刺激对T细胞活化的影响,我们分离了小鼠脾细胞并纯化CD8+ T细胞进行体外培养,随后开展T细胞活化实验及流式细胞术分析。数据分析时,首先通过FSC-A与SSC-A圈选淋巴细胞,接着利用FSC-H与FSC-W圈选单细胞,再通过SSC-H与SSC-W进一步确认。随后使用CD8抗体与可固定的活细胞染料共同标记,圈选活的CD8+ T细胞用于后续分析(图1A)。
为了验证包被于培养板上的抗体刺激系统能否有效激活T细胞,我们检测了核糖体蛋白S6的磷酸化水平(p-S6)。p-S6是mTORC1活性的一个经典下游指标,同时也是TCR信号通路下游PI3K-mTOR和MEK-ERK MAPK通路的交汇点15,16。与上述研究结果一致,我们观察到在刺激后6小时,随着抗CD3抗体浓度(0.1–10 µg/mL)的增加,p-S6水平呈剂量依赖性上升(
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本方案提供了一种系统且可重复的研究T细胞受体(TCR)信号强度依赖性T细胞应答的方法。通过梯度包被抗CD3抗体的策略,可精确控制刺激强度,使研究人员能够解析TCR输入信号与下游功能效应之间的定量关系。关键操作步骤包括初始CD8⁺ T细胞的纯化、抗CD3抗体包被浓度的精确梯度控制,以及每孔细胞数量的严格标准化。为确保不同实验间数据的可比性,我们还建议尽可能使用一致的仪器设置、补偿矩阵和设门策略,并采用相同批次的抗体和可固定的活率染料。这些关键步骤的可靠性直接决定了实验结果能否准确反映不同TCR刺激强度对T细胞表型动态的影响。
在本实验方案中,我们采用了平板包被抗体刺激法,即将抗CD3抗体直接包被于培养板表面,以交联TCR-CD3复合物。该方法具有成本低、抗体分布均匀、孔间差异小以及良好的可重复性等优点。值得注意的是,通过滴定包被抗体的浓度,可实现对刺激强度的精确梯度调控,这一特点使其区别于磁珠偶联刺激法——后者通常将配体密度固定在饱和水平,难以实现精细的信号调节14。然而,平板包被刺激产生的TCR交联具有超生理性和持续性,本质上不同于抗...
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作者无任何利益冲突需要披露。
本研究由国家自然科学基金委员会(编号:T2394504,LY)和叶丽林首席科学家科研启动基金(编号:R2045,LY)资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 15 mL 离心管 | Labgic | CD-002-15A | 无菌 15 mL 圆锥形离心管 |
| 4% 多聚甲醛 | Beyotime | P0099 | 用于染色前固定细胞的 4% 水溶液固定剂 |
| 60 mm 培养皿 | Labgic | 12211 | 60 mm 细胞培养皿 |
| 70 µm 细胞筛 | Labgic | BS-70-CS | 用于制备单细胞悬液的 70 µm 尼龙网筛 |
| 96 孔圆底培养板 | Beyotime | FPT016 | 用于细胞培养和染色的 96 孔圆底板 |
| ACK 裂解缓冲液 | Beyotime | C3702 | 基于氯化铵的红细胞裂解缓冲液 |
| 抗小鼠 CD25 抗体 | Biolegend | 101910 | APC 标记抗小鼠 CD25 抗体,克隆号 3C7,用于流式细胞术 |
| 抗小鼠 CD28 抗体 | Bio X Cell | BE0015-1 | 纯化抗小鼠 CD28 抗体,克隆号 37.51,用于 T 细胞共刺激 |
| 抗小鼠 CD3 抗体 | Bio X Cell | BP0001-1 | 纯化抗小鼠 CD3ε 抗体,克隆号 145-2C11,用于 T 细胞活化 |
| 抗小鼠 CD69 抗体 | BD Biosciences | 553237 | PE 标记抗小鼠 CD69 抗体,用于活化标志物染色 |
| 抗小鼠 CD8 抗体 | Invitrogen | 17-0081-82 | APC 标记抗小鼠 CD8a 抗体,克隆号 53-6.7,用于流式细胞术 |
| 抗小鼠 GZMB 抗体 | Biolegend | 372212 | PerCP/Cyanine5.5 标记抗人/小鼠颗粒酶 B 抗体,克隆号 QA16A02,用于胞内流式细胞术 |
| 抗小鼠 ICOS 抗体 | BD Biosciences | 565886 | BV421 标记抗小鼠 ICOS (CD278) 抗体,用于流式细胞术 |
| 抗小鼠 PD-1 抗体 | Biolegend | 135220 | BV605 标记抗小鼠 PD-1 (CD279) 抗体,克隆号 29F.1A12,用于流式细胞术 |
| 抗小鼠 TNF-α 抗体 | Invitrogen | 46-7321-82 | PerCP-eFluor 710 标记抗小鼠 TNF-α 抗体,克隆号 MP6-XT22,用于胞内流式细胞术 |
| 抗小鼠/人 CD44 抗体 | Biolegend | 103030 | PE/Cyanine7 标记抗小鼠/人 CD44 抗体,克隆号 IM7,用于流式细胞术 |
| 生物素标记抗小鼠 CD11b 抗体 | Biolegend | 101204 | 生物素标记抗小鼠 CD11b 抗体,用于谱系耗竭 |
| 生物素标记抗小鼠 CD11c 抗体 | Biolegend | 117304 | 生物素标记抗小鼠 CD11c 抗体,用于谱系耗竭 |
| 生物素标记抗小鼠 CD16/32 抗体 | Biolegend | 156604 | 生物素标记抗小鼠 CD16/32 抗体,用于谱系耗竭 |
| 生物素标记抗小鼠 CD19 抗体 | Biolegend | 115504 | 生物素标记抗小鼠 CD19 抗体,用于谱系耗竭 |
| 生物素标记抗小鼠 CD4 抗体 | Biolegend | 100508 | 生物素标记抗小鼠 CD4 抗体,用于谱系耗竭 |
| 生物素标记抗小鼠 CD44 抗体 | Biolegend | 103004 | 生物素标记抗小鼠 CD44 抗体,用于谱系耗竭 |
| 生物素标记抗小鼠 CD45R 抗体 | Biolegend | 103204 | 生物素标记抗小鼠 CD45R/B220 抗体,用于谱系耗竭 |
| 生物素标记抗小鼠 CD49b 抗体 | Invitrogen | 13-5971-85 | 生物素标记抗小鼠 CD49b 抗体,用于谱系耗竭 |
| 生物素标记抗小鼠 F4/80 抗体 | Biolegend | 123106 | 生物素标记抗小鼠 F4/80 抗体,用于谱系耗竭 |
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| 生物素标记抗小鼠 NK1.1 抗体 | Biolegend | 108704 | 生物素标记抗小鼠 NK1.1 抗体,用于谱系耗竭 |
| 生物素标记抗小鼠 TER119 抗体 | Biolegend | 116204 | 生物素标记抗小鼠 TER-119 抗体,用于谱系耗竭 |
| C57BL/6 小鼠 | 斯贝福(北京)生物技术有限公司 | N/A | 用于实验的 6–8 周龄雄性小鼠 |
| 二氧化碳 (CO2) 培养箱 | Thermo Fisher | 3120 | 用于哺乳动物细胞培养的加湿 CO2 培养箱 |
| CellTrace Violet 染料 | Invitrogen | C34557 | 用于监测细胞增殖的紫色荧光染料 |
| DMSO | Sigma | D2650 | 二甲基亚砜;用于配制试剂储备液的溶剂 |
| 驴抗兔 IgG (H+L) 高度交叉吸附二抗,Alexa Fluor™ 488 | Invitrogen | A-21206 | Alexa Fluor 488 标记驴抗兔 IgG (H+L) 二抗 |
| D-PBS | VivaCell Biosciences | C3590-0500 | 用于洗涤和试剂配制的杜氏磷酸盐缓冲液 (Dulbecco’s PBS) |
| 胎牛血清 (FBS) | Gibco | C11995500BT | 哺乳动物细胞培养基的血清添加剂 |
| 可固定活力染料 | Invitrogen | 65-0865-14 | 用于流式细胞术中排除死细胞的可固定活力染料 |
| 固定与穿膜溶液 | BD Biosciences | 51-2090KZ | 用于胞内染色的固定与穿膜试剂 |
| 平底 96 孔板 | Labgic | 11510 | 用于细胞培养和刺激实验的 96 孔平底板 |
| 流式细胞仪 | BD Biosciences | LSRFortessa-3 laser | 用于多色荧光检测的三激光流式细胞仪 |
| Golgi Plug | BD Biosciences | 51-2301KZ | 基于布雷菲德林 A 的蛋白质转运抑制剂,用于胞内细胞因子染色 |
| Golgi Stop | BD Biosciences | 51-2092KZ | 基于莫能菌素的蛋白质转运抑制剂,用于胞内细胞因子染色 |
| 离子霉素钙盐 | Sigma | I3909-1ML | 与 PMA 联用的钙离子载体,用于细胞刺激 |
| Perm/Wash 缓冲液 | BD Biosciences | 51-20911KZ | 用于胞内染色的穿膜与洗涤缓冲液 |
| Phosflow 裂解/固定缓冲液 | BD Biosciences | 558049 | 5× 缓冲液,用于同时裂解红细胞并固定白细胞 |
| Phosflow Perm/Wash 缓冲液 I | BD Biosciences | 557885 | 基于甲醇的穿膜缓冲液,用于胞内磷酸化蛋白染色 |
| 磷酸化 S6 核糖体蛋白 (Ser235/236) (D57.2.2E) 兔单克隆抗体 | Cell Signaling | 4858S | 兔单克隆抗体,靶向磷酸化 S6 核糖体蛋白 (Ser235/236),克隆号 D57.2.2E |
| PMA | Sigma | P1585-1MG | 佛波酯 12-十四烷酰-13-乙酸盐;用于体外细胞刺激的激活剂 |
| 重组小鼠白细胞介素-2 | Gibco | 200-02-50UG | 用于 T 细胞培养与扩增的重组小鼠白细胞介素-2 |
| RPMI 1640 | Life-Lab | AC01L064 | 用于哺乳动物细胞培养的 Roswell Park Memorial Institute 1640 培养基 |
| 链霉亲和素磁珠 | BEAVER | 22307 | 用于基于生物素抗体的细胞耗竭的链霉亲和素包被磁珠 |
| 流式细胞术染色缓冲液 | 未指定 | 未指定 | 流式细胞术染色缓冲液;未提供供应商或配制配方 |
| Parafilm M 实验室封口膜 | Amcor | PM996 | 用于密封培养板、离心管和培养容器的柔性自封实验室膜 |
| 裂解/固定缓冲液 | BD Biosciences | 558049 | 5× 缓冲液,用于同时裂解红细胞并固定白细胞 |
| FlowJo | BD Biosciences | v10.8.1 | 用于流式细胞术数据分析的软件,版本 10.8.1 |
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