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Methodenartikel

In vitro bakterielle Transinfektion von T-Zellen durch immunologische Synapsenbildung

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26. September 2025

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Quelle: Cruz-Adalia, A., et al. T-Zellen fangen Bakterien durch Transinfektion aus dendritischen Zellen ein. J. Vis. Exp. (2016).

Dieses Video zeigt bakterielle Transinfektionen durch antigenspezifische T-Zell-dendritische Zell-Interaktionen. Mit Bakterien infizierte dendritische Zellen, die Ovalbumin-Peptid präsentieren, werden mit T-Zellen inkubiert, entweder direkt oder durch eine Membran getrennt. Der direkte Kontakt ermöglicht die Bildung immunologischer Synapsen, die einen Bakterientransfer ermöglichen, während die Membran eine Interaktion verhindert. Die Gentamicin-Behandlung wird dann durchgeführt, um extrazelluläre Bakterien zu eliminieren.

Protokoll

Hinweis: Die Mäuse wurden in spezifisch pathogenfreien (SPF) Gehäusen gezüchtet und von geschultem und qualifiziertem Personal mit der Kohlendioxid (CO 2)-Inhalationsmethode euthanasiert.
1. Differenzierung und Infektion von dendritischen Zellen (DCs) aus dem Knochenmark der MausHinweis: Abbildung 1 fasst diesen ersten Schritt zusammen. Alle Eingriffe sollten ab diesem Zeitpunkt in der Haube durchgeführt werden, wobei nur sterile Medien, Instrumente, Pipettenspitzen und Kulturschalen verwendet werden sollten.

  1. Differenzierung von DCs, die aus dem Knochenmark der Maus stammen
    1. Präparieren Sie Tibias und Femurs von einer C57/BL6-Maus und geben Sie sie in eine Plastikschale mit 10 ml Medium des Roswell Park Memorial Institute (RPMI).
    2. Schneiden Sie jede Epiphyse mit einer sterilen Schere ab und legen Sie das Knochenmark frei, das eine charakteristische leuchtend rote Farbe hat.
    3. Infinzieren Sie das Innere des Knochens mit 10 ml phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS), die 0,5 % Rinderserumalbumin (BSA) und 5 mM Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) (PBS/BSA/EDTA-Puffer) enthält, unter Verwendung einer sterilen Spritze auf einer sterilen Petrischale.
    4. Die Zellsuspension und die Zentrifuge werden in einem Röhrchen bei 600 x g in einer gekühlten Zentrifuge (4 °C) gesammelt.
    5. Die Zellen werden in 1 ml Ammoniumchlorid-Kalium (ACK) Lysingpuffer (0,15 M Ammoniumchlorid (NH4Cl), 10 mM Kaliumbicarbonat (KHCO3) und 0,1 mM EDTA resuspendiert und 30 Sekunden lang bei Raumtemperatur (RT) inkubiert, um die roten Blutkörperchen zu eliminieren.
    6. 10 ml RPMI 1640 Medium mit 10 % fötalem Rinderserum (FBS) zugeben und durch ein Zellsieb (70 μm) filtrieren, um Knochenfragmente und Zellklumpen zu entfernen, bevor es mit der gleichen Geschwindigkeit (600 xg) zentrifugiert wird, da die Klumpen durch Filtrieren beseitigt wurden.
    7. Zählen Sie die Zellen und stellen Sie sie auf 5 x 105 Zellen/ml mit RPMI 10 % FBS (enthält 50 μM B-Mercaptoethanol, 1 mM Natriumpyruvat) ein und fügen Sie 20 ng/ml rekombinanten murinen Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierenden Faktor (rm-GM-CSF) als Endkonzentration hinzu.
    8. Geben Sie diese Suspension in eine sterile, mikrobiologische Qualität 15 cm Petrischale und kultivieren Sie sie in einem CO2 -Inkubator (37 °C, 5 % CO2).
    9. Alle drei Tage werden sowohl nicht-adhärente als auch abgelöste Zellen mit 5 mM EDTA in PBS heruntergeschleudert und bei 5 x 105 Zellen/ml Zelldichte resuspendiert, wobei frisches Medium 20 ng/ml rm-GM-CSF enthält.
  2. Reifung von DCs und Antigenbeladung
    1. An Tag 9 resuspendieren Sie die Zellen mit einer Dichte von 5 x 105 Zellen/ml in einem Medium, das 20 ng/ml rm-GM-CSF enthält. Fügen Sie dann 20 ng/ml Lipopolysaccharid (LPS) hinzu, um eine hohe Expression des Haupthistokompatibilitätskomplexes oder MHC-II auf den Zellen zu ermöglichen, und inkubieren Sie in einer nicht mit Gewebekulturen behandelten sterilen 15-cm-Petrischale für 24 Stunden.
    2. Nach einem Tag LPS-Stimulation färben Sie einige DC-Zellen mit Antikörpern gegen CD11c, MHC-II und Granulozytenrezeptor-1 oder Gr-1 der Maus, um die DC-Differenzierung mittels Durchflusszytometrie zu überprüfen. Ein Beispiel für die durchflusszytometrische Analyse von DCs ist in den Abbildungen 3A und 3B dargestellt.
      1. Inkubieren Sie DCs (5 x 105 Zellen/Probe) mit einem monoklonalen Anti-Maus-CD16/CD32-Antikörper bei einer Endkonzentration von 2,5 μg/ml in 50 μl PBS/BSA/EDTA-Puffer pro Probe. Fügen Sie anschließend 50 μl der Antikörper gegen MHC-II (I-A/I-E), CD11c und Gr-1 hinzu, die mit verschiedenen Fluorochromen in 1:100, 1:200 bzw. 1:500 in PBS/BSA/EDTA-Puffer konjugiert sind.
      2. Zum Schluss werden die DCs mit PBS/BSA/EDTA-Puffer gewaschen und mittels Durchflusszytometrie gemäß dem Protokoll des Herstellers analysiert.
        Hinweis: Wenn die Zellen gut differenziert sind, sind sie bereit für die Antigenbeladung.
    3. Waschen Sie DCs mit RPMI 10% FBS (ohne Antibiotika) und inkubieren Sie sie mit 10 μg/ml OTII-Peptid von Ovoalbumin (OVAp) (OVA 323-339; I S Q A V H A A H A E I N E A G R) auf einem Kunststoffröhrchen in 1 ml RPMI 10 % FBS Medium pro 5 x 106 DC für mindestens 1 Stunde bei 37 ºC. Lassen Sie als Negativkontrolle DCs ohne Inkubation mit OVAp.
  3. Infektion von DCs
    1. Infizieren Sie DCs bei einer Multiplizitätsinfektion (MOI) von 10 Bakterien (10 Bakterien pro DC) für 1 Stunde in einem CO2 -Inkubator (37 °C, 5 % CO2).
    2. DC-Zellen 3x in PBS und 1x in RMPI 10% FBS waschen und bei 450 x g zentrifugieren, um die meisten extrazellulären Bakterien zu waschen. Zum Schluss resuspendieren Sie die Zellen in RMPI 10% FBS-Medium (ohne Antibiotika) bei 20 x 106 Zellen/ml.

2. Isolierung von CD4+ T-Lymphozyten aus OTII transgenen MäusenHinweis: Abbildung 1 fasst diesen zweiten Schritt zusammen. Zur Isolierung von CD4+ T-Zellen sollten Lymphknoten anstelle der Milz verwendet werden, da der Anteil der CD4+ Lymphozyten in den Lymphknoten (~50%) größer ist als in der Milz (~25%) und daher die Reinigung effektiver wäre.

  1. Machen Sie eine einzellige Suspension von Lymphknoten
    1. Entfernen Sie Leisten-, Achsel-, brachial-, zervikale und mesenteriale Lymphknoten von OTII-transgenen Mäusen und geben Sie sie in eine Kunststoffschale mit 10 ml RPMI 10% FBS-Medium.
    2. Schleifen Sie die Lymphknoten unter einer sterilen Haube mit zwei mattierten Objektträgern. Legen Sie die Lymphknoten auf eine mattierte Seite eines Objektträgers und reiben Sie mit der mattierten Seite des zweiten Objektträgers, bis die Organe zermahlen sind.
    3. Einzelzellsuspension in PBS/BSA/EDTA-Puffer waschen.
    4. Die Zellen werden durch ein Zellsieb (70 μm) filtriert, um Bindegewebe zu entfernen, und mit PBS/BSA/EDTA-Puffer gewaschen.
    5. Resuspendieren Sie die Zellen in 1 ml ACK-Lysepuffer und inkubieren Sie 1 Minute lang bei RT, um rote Blutkörperchen zu eliminieren.
  2. Isolierung von CD4+ T-Zellen
    1. Waschen Sie erneut wie in Schritt 2.1.3 und zählen Sie die Zellen, um sie bei 100 x 106 Zellen/ml in PBS/BSA/EDTA-Puffer zu resuspendieren. Geben Sie biotinylierte Antikörper gegen CD8, IgM, B220, CD19, MHC Klasse II (I-Ab), CD11b, CD11c und DX5 bei 1:250 für 30 min auf Eis für eine spätere negative Selektion von CD4+ T-Zellen hinzu.
    2. Waschen Sie die Zellen in PBS/BSA/EDTA-Puffer und inkubieren Sie die Zellen (100 x 10,6 Zellen/ml) mit Streptavidin-Mikrokügelchen in der im Herstellerprotokoll empfohlenen Konzentration für 15 Minuten auf Eis.
    3. Waschen Sie die Zellen in PBS/BSA/EDTA-Puffer und filtrieren Sie sie durch ein Zellsieb (30 μm), bevor Sie sie mit CD4+ T-Zellen isolieren.
    4. Isolierung von CD4+ T-Zellen durch Negativselektion mit einer magnetischen Zelltrennmaschine gemäß dem Protokoll des Herstellers.
    5. Zählen Sie die Zellen und stellen Sie sie auf 4 x 106 Zellen/ml mit RPMI 10% FBS-Medium (ohne Antibiotika) ein.
    6. Befestigen Sie isolierte CD4+ T-Zellen (3 x 10,5 Zellen) und bewahren Sie sie auf Eis auf, um die Reinheit mit einem Durchflusszytometer zu überprüfen. Ein Beispiel für die Aufreinigung von CD4+ T-Zellen ist in Abbildung 3C dargestellt.

3. Messung der T-Zell-Transinfektion mittels Gentamicin-Schutz-AssayHinweis: Abbildung 2 fasst diesen dritten Schritt des Protokolls zusammen.

  1. T-Zell-Transinfektion

1. Inkubieren Sie isolierte CD4+ T-Zellen mit infizierten DC-Zellen (1:1) (die DCs wurden 1 Stunde lang infiziert und gewaschen, um freie Bakterien zu eliminieren) für 30 Minuten, um die Bildung von Immunsynapsen in einem CO2 -Inkubator (37 °C, 5% CO2) zu ermöglichen.

2. Geben Sie 0,5 ml isolierte CD4+ T-Zellen (2 x 106 Zellen) und 0,1 ml infizierte DCs (2 x 106 Zellen) auf eine 24-Well-Kulturplatte. Als Negativkontrolle 0,5 ml CD4+ T-Zellen bei einem MOI von 10 Bakterien für 30 min direkt infizieren.

3. Zusätzliche Kontrollen zur Trennung infizierter DCs von T-Zellen unter Verwendung einer Polycarbonat-Transwell-Barriere (mit 3 μm Porengröße), die den physischen Kontakt von DC-T verhindert. Geben Sie 0,1 ml DCs in den Transwell und 0,5 ml CD4+ T-Zellen in das untere Kompartiment der Vertiefung (24-Well-Platte).

4. Zum Schluss mit RMPI-Medium vervollständigen, bis sich 0,6 ml in jeder Vertiefung befinden, um in allen Proben das gleiche Volumen zu erhalten.

5. Nach 30 Minuten Immunsynapsenbildung 100 μg/ml Gentamicin zugeben und 1 Stunde inkubieren, bevor die Zellen in einem CO2 -Inkubator (37 °C, 5 % CO2) entnommen werden.

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Ergebnisse

figure-results-1

Abbildung 1. Flussdiagramm der DC-Erzeugung und der Isolierung von CD4+ T-Zellen. Auf der linken Seite der Abbildung ist der Prozess zur Unterscheidung von dendritischen Zellen (DCs) von Knochenmarkzellen detailliert dargestellt. ...

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
RPMIFisher ScientificSH3025501 
r-GMCSFPeprotech315-03 
LPSSIGMAL2630-10mg 
Na PyruvatThermo ScientificSH3023901 
2-MEGibco31350-010 
OVAp OTII (323–339)GenScript--- 
Zellensieb 70uMBD352350 
30uM Spritze Filcons sterilBD340598 
AutoMacs KlassischMiltenyi Biotec130-088-887 
GentamicinNormon624601.6 
Transwell (Englisch)Costar3415 
PFUNDPronadisa1231 
AgarPronadisa1800 
Paraformaldehyd 16%Elektronenmikroskopie15710 
Triton X-100   
CD8-BiotBD Biowissenschaften553029 
IgM BiotImmunoStep (Englisch)RMM-1 klonen 
B220 BiotBD Biowissenschaften553086 
CD19 biotBD Biowissenschaften553784 
MHC-II Biot (I-A/I-E)BD Biowissenschaften553622 
CD11b biotImmunschritt11BB-01mg 
CD11c biotImmunschritt11CB3-01mg 
DX5 biotBD Biowissenschaften553856 
Gr-1 BiotBD Biowissenschaften553125 
CD16/CD32ImmunoStep (Englisch)M16PU-05MG 
Anti-SalmonellenABD Serotec8209-4006 
CD11cPEBD Biowissenschaften553802 
CD4-SchützenpanzerTonbo BiowissenschaftenArtikel-Nr.: 20-0041-U100 
Gr-1 SchützenpanzerBD Biowissenschaften553129 
MHC-II (I-A/I-E) FITCBD Biowissenschaften553623 
Alexa-Fluor 647 Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) Antikörper, stark kreuzadsorbiertInvitrogenNr. A-21245 
CMAC (7-Amino-4-chlormethylcumarin)LebenstechnologienNr. C2110 
BSASIGMAA7030-100G 
Streptavidin-MikroperlenMiltenyi Biotec130-048-101 
BD FACSCanto IIBD Biowissenschaften--- 

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