September 12th, 2016
该协议描述了如何确定实验性自身免疫性脑脊髓炎的药物治疗是否由于抑制免疫细胞浸润而显示出 CNS 保护,或者在免疫细胞浸润的冲击下具有神经保护作用。
这种概念方法的总体目标是确定实验性自身免疫性脑脊髓炎的药物治疗是否在免疫细胞浸润的冲击下或作为免疫细胞浸润抑制的结果显示出其中枢神经系统保护。这种方法可以帮助回答神经免疫学领域的关键问题。例如,纵 EAE 治疗时间如何区分对免疫细胞浸润和保护的影响。
这项技术的影响也延伸到多发性硬化症的治疗,因为目前还没有针对这种疾病的神经保护性治疗。当我们发现用系统 Xc 转运蛋白的抑制剂治疗 EAE 小鼠既具有神经保护作用又具有免疫调节作用时,我们首先有了这种方法的想法。虽然这种方法可用于研究药物治疗,但它也可以应用于使用经受 EAE 或其他作的基因敲除小鼠的研究。
首先使用无菌剪刀将个体动物的大脑和脊髓切成小块。然后,每个组织使用一个 3 mL 注射器柱塞,将单个 70 μm 细胞过滤器上的每个样品捣碎到单独的 50 mL 锥形管中,同时用培养基冲洗过滤器。当所有碎片都浸渍完后,用新鲜培养基将试管中的最终体积增加到 50 毫升,然后离心细胞悬液。
将每个沉淀重悬于 4 mL 40% 密度梯度溶液中。然后小心地将细胞缓慢地沿着单个 15 mL 锥形管的壁向下分层,每管 2 mL 70% 密度梯度溶液的顶部。通过离心分离细胞,并使用一毫升移液管小心丢弃髓鞘上层。
接下来,将活细胞从样品界面转移到新的 15 mL 锥形管中,并在每管 15 mL 的最终体积的新鲜培养基中洗涤细胞。将沉淀重悬于 200 μL 新鲜培养基中,并将细胞悬液转移到 96 孔圆底板的各个孔中。离心板并弹掉上清液。
然后,将沉淀重悬于 200 μL 的再刺激培养基中,并在 37 摄氏度下孵育细胞 4 小时。孵育结束时,再次离心板并去除上清液。然后在 200 微升添加 2% FCS 的 PBS 中洗涤细胞,并将细胞重悬于 200 微升添加 2% FCS 和 FC 封闭剂的 PBS 中,在冰上放置 10 至 15 分钟。
孵育结束时,如刚才所示洗涤细胞,并将沉淀重悬于 15 μL 细胞表面染色混合物中,在冰上 15 分钟。然后旋转细胞并在 200 微升 PBS 中洗涤样品两次。接下来,根据制造商的说明,将细胞重悬于 FOXP3 转录因子染色试剂中 30 分钟至在 4 摄氏度下过夜。
孵育结束时,在 150 μL 透化缓冲液中洗涤细胞。然后离心细胞,并将沉淀重悬于感兴趣的细胞内抗体中,溶于冰上的 15 μL 透化缓冲液中。30 分钟后,离心细胞,然后在 200 μL 透化缓冲液中洗涤 3 次。
最后一次洗涤后,将沉淀重悬于 200 微升 PBS 中,并通过流式细胞术分析样品,对活的 CD4 阳性、TCR β 阳性细胞设门。评估外周 T 细胞增殖也很重要,因为外周的变化会影响免疫细胞浸润到 CNS。为了量化 EAE 诱导后脊髓组织样本中存在的星形胶质细胞和神经胶质细胞的数量,以 4 倍放大倍率获取每个切片的图像并将图像保存为 TIFF 文件。
接下来,在 ImageJ 中,选择感兴趣的图像并使用多边形选择工具跟踪整个脊髓组织切片。在图像菜单下,选择 type 和 16-bit 将图像转换为 16 位。然后,打开进程菜单并选择主题背景,以将滚动球半径设置为至少不属于背景的最大对象的大小。
选中滑动抛物面,然后单击 OK。然后,在 image 下,选择 adjust and threshold,并使用滑动条设置较低的阈值级别。要获取所选区域内阈值面积的百分比,请在 analyze and set measurements (分析和设置测量值) 下,选择 area fraction(面积分数)。确保未选中 limit to threshold 并选中 display label,然后单击 OK.To 获取测量值,在 analyze(分析)下,选择 measure(测量)。
将出现一个结果弹出框。保存此数据并比较处理组之间的面积分数值。要通过光密度量化髓鞘碱性染色,请打开感兴趣的图像并使用多边形切片工具在样品中绘制感兴趣的区域。
在 analyze and set measurements (分析和设置测量值) 下,选择 mean gray value (平均灰度值) 并确认未选中 limit to threshold (阈值限制),并选中显示标签。单击 OK(确定)。然后,在 analyze (分析) 菜单下,选择 measure (度量)。将出现一个新的结果弹出框,其中包含髓鞘碱性蛋白平均灰度值数据。
脊髓切除和流式细胞术分析可以评估中枢神经系统免疫细胞浸润,其中免疫细胞浸润在疾病高峰期最大。对 CD4 阳性、干扰素 γ 阳性、IL-17 阳性和 FOXP3 阳性细胞数的统计分析可以揭示在药物治疗动物与对照动物相比观察到的 CD4 阳性浸润 T 细胞数变化的显著性,深入的共表达分析对于排除偏斜作为 CD4 阳性浸润 T 细胞数总体减少的混杂因素至关重要。为了消除中枢神经系统浸润 T 细胞减少是抑制外周增殖、激活和分化的结果的可能性,可以评估活跃增殖的 T 细胞的数量和 T 细胞亚型的比例。
为了定量评估髓鞘完整性,可以对髓鞘碱性蛋白染色的光密度进行统计分析,例如,与野生型同窝动物相比,揭示了未指定的基因敲除动物脊髓组织的显着脱髓鞘。为了进一步证实神经炎症是通过治疗干预维持或减少的,还可以通过测量刚刚证明的反应性神经胶质增生的平均分数面积来评估反应性神经胶质增生。一旦掌握,如果作得当,流式细胞术技术可以在两天内完成,而组织染色的定量可以在每次染色大约两个小时内完成。
可以通过在免疫细胞浸润之前引入治疗来量化 T 细胞的迁移和增殖变化来评估免疫调节。可以通过在免疫细胞已经浸润到 CNS 的疾病高峰期引入治疗来评估 CNS 保护作用。在尝试此过程时,重要的是要记住评估 ImageJ 中的最佳阈值设置,仅用于细胞染色的特定突出显示。
观看此视频后,您应该对如何评估特定治疗对中枢神经系统、T 细胞增殖和迁移反应的影响有很好的了解。通过改变免疫细胞浸润前后的治疗时间。
本协议概述了一种方法,用于评估实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)的药物治疗是否通过抑制免疫细胞浸润或在免疫细胞浸润过程中通过神经保护作用提供中枢神经系统保护。这种方法对于理解多发性硬化的治疗意义具有重要意义。
This method addresses a critical gap in autoimmune demyelination research by distinguishing whether pharmacological interventions confer CNS protection through direct neuroprotection or indirectly via suppression of pathogenic immune cell infiltration. This differentiation is essential for de-risking target validation and guiding portfolio decisions in MS therapeutic development, where current immunomodulatory therapies fail to prevent long-term neurodegeneration. By enabling mechanistic separation of immunomodulatory and neuroprotective effects, the approach supports predictive confidence in target selection and translational biomarker alignment for neuroprotection-focused pipelines.
The method fits within the discovery continuum from target validation through preclinical efficacy assessment, specifically enabling teams to de-risk neuroprotective candidates by isolating their effects from immunomodulatory activity.