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Artículo de método

Purificación y expansión de células T asesinas naturales invariantes de ratón para estudios in vitro e in vivo

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DOI:

10.3791/62214

⸱

15 de febrero de 2021

 ,  ,  , 
1Experimental Immunology Unit, Division of Immunology, Transplantation and Infectious Diseases, IRCCS San Raffaele Scientific Institute, 2Vita-Salute San Raffaele University

* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

Describimos un protocolo rápido y robusto para enriquecer células T asesinas naturales invariantes (iNKT) del bazo de ratón y expandirlas in vitro a números adecuados para estudios in vitro e in vivo.

Resumen

Las células T asesinas naturales invariantes (iNKT) son linfocitos T innatos que expresan un receptor de células T semiinvariante (TCR) conservado específico para antígenos lipídicos propios o microbianos presentados por la molécula no polimórfica MHC de clase I CD1d. Los estudios preclínicos y clínicos respaldan un papel de las células iNKT en el cáncer, la autoinmunidad y las enfermedades infecciosas. Las células iNKT están muy conservadas en todas las especies y su investigación ha sido facilitada por modelos de ratón, incluidos ratones deficientes en CD1d o deficientes en iNKT, y la posibilidad de detectarlas inequívocamente en ratones y hombres con tetrámeros CD1d o mAbs específicos para el TCR semiinvariante. Sin embargo, las células iNKT son raras y necesitan ser expandidas para alcanzar números manejables para cualquier estudio. Debido a que la generación de la línea celular iNKT primaria de ratón in vitro ha demostrado ser difícil, hemos establecido un protocolo robusto para purificar y expandir las células iNKT esplénicas de los ratones transgénicos iVα14-Jα18 (iVα14Tg), en los que las células iNKT son 30 veces más frecuentes. Mostramos aquí que las células iVα14Tg iNKT esplénicas primarias se pueden enriquecer a través de un proceso de separación inmunomagnética, produciendo aproximadamente un 95-98% de células iNKT puras. Las células iNKT purificadas son estimuladas por perlas anti-CD3/CD28 más IL-2 e IL-7, lo que resulta en una expansión de 30 veces por día +14 del cultivo con una pureza del 85-99%. Las células iNKT expandidas se pueden manipular genéticamente fácilmente, proporcionando una herramienta invaluable para diseccionar los mecanismos de activación y función in vitro y, lo que es más importante, también en la transferencia adoptiva in vivo.

Introducción

Las células T asesinas naturales invariantes (células iNKT) son linfocitos T innatos que expresan un receptor de células T αβ (TCR) semiinvariante, formado en ratones por una cadena invariante Vα14-Jα18 emparejada con un conjunto limitado de diversas cadenas Vβ1,que es específico para los antígenos lipídicos presentados por la molécula relacionada con MHC clase I CD1d2. Las células iNKT se someten a un programa de selección de agonistas que resulta en la adquisición de un fenotipo efector activado/innato ya en el timo, que se produce a través de varias etapas de maduración3,4,produciendo unsubconjunto CD4+ y un subconjunto CD4.. A través de este programa, las células iNKT adquieren fenotipos efectores T auxiliares (TH),a saber, TH1 (iNKT1), TH2 (iNKT2) y TH17 (iNKT17), identificables por la expresión de los factores de transcripción T-bet, GATA3, PLZF y RORγt, respectivamente5. Las células iNKT reconocen una gama de lípidos microbianos, pero también son autorreactivas contra los lípidos endógenos que están regulados al alza en el contexto de situaciones patológicas de estrés celular y daño tisular, como el cáncer y la autoinmunidad2. Tras la activación, las células iNKT modulan las funciones de otras células efectoras inmunes innatas y adaptativas a través del contacto directo y la producción de citoquinas2.

Las investigaciones de las células iNKT han sido facilitadas por modelos de ratón, incluidos ratones deficientes en CD1d o deficientes en Jα18, y por la producción de tetrámeros CD1d cargados de antígenos más la generación de anticuerpos monoclonales (mAbs) específicos para el TCR semiinvariante humano. Sin embargo, la generación de la línea celular iNKT primaria de ratón ha resultado difícil. Para caracterizar mejor las funciones antitumorales de las células iNKT y utilizarlas para la terapia celular adoptiva, establecimos un protocolo para purificar y expandir las células iNKT esplénicas de ratones transgénicos iVα14-Jα18 (iVα14Tg)6, en el que las células iNKT son 30 veces más frecuentes que en ratones de tipo salvaje.

Las células iNKT expandidas pueden ser explotadas para ensayos in vitro, e in vivo al transferirse de nuevo a ratones. En este contexto, por ejemplo, hemos demostrado sus potentes efectos antitumorales7. Además, las células iNKT expandidas in vitro son susceptibles de modificación funcional a través de la transferencia o edición de genes antes de su inyección in vivo8,lo que permite un análisis funcional perspicaz de las vías moleculares, así como allanar el camino para terapias celulares avanzadas.

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Protocolo

Los procedimientos aquí descritos fueron revisados y aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) (no. 1048) en el Instituto Científico San Raffaele.

NOTA: Todos los procedimientos deben realizarse en condiciones estériles. Todos los reactivos utilizados se enumeran en la Tabla de Materiales.

1. Procesamiento del bazo

  1. Eutanasiar ratones iVα14-Jα18 por inhalación de CO2 según la política institucional.
    NOTA: Los ratones iVα14-Jα18 deben tener 8 semanas de edad o más. Para evitar el rechazo de las células por la transferencia in vivo de las células, considere que las células aisladas de ratones hembra pueden transferirse adoptivamente tanto en receptores machos como hembras, mientras que las células aisladas de ratones machos pueden transferirse solo en receptores machos. Para los experimentos in vitro, no se debe considerar ningún sesgo de género. Se pueden agrupar más ratones para obtener más células.
  2. Diseccionar el bazo del ratón y aplastarlo a través de un colador celular de 70 nm para obtener una suspensión unicelular en 10 ml de solución salina tamponada con fosfato (PBS) con suero bovino fetal (FBS) al 2%.
  3. Centrifugadora a 300 x g durante 5 min.
  4. Retire el sobrenadante por inversión y procese con tampón de lisis eritrocitaria. Resuspender el pellet celular con 1 mL de tampón de lisado ACK (cloruro de amonio-potasio) estéril, incubar durante 3 min a temperatura ambiente y bloquear con 5 ml de PBS con 2% de FBS. Centrifugadora a 300 x g durante 5 min.
    NOTA: ACK está disponible comercialmente; consiste en una solución de 0,15 M NH4Cl, 10 mM KHCO3y 0,1 mM Na2EDTA (ácido etilendiaminotetraacético) disuelto en bidistilled H2O, pH 7.2-7.4. Si es casero, esterilice por filtración con un filtro de 0,22 μm.
  5. Retire el sobrenadante por inversión. Resuspend el pellet celular en 3 mL de PBS con 2% de FBS y eliminar los residuos de grasa mediante pipeteo. Si es necesario, agrupe las células provenientes de diferentes ratones.
  6. Cuente las células y mantenga 50 μL para el análisis FACS.

2. Enriquecimiento de células T

NOTA: Para los pasos de enriquecimiento, trabaje rápido, mantenga las celdas frías y use soluciones preenfriadas a 4 ° C durante la noche y luego mantenidas en hielo

  1. Centrifugadora a 300 x g durante 5 min.
  2. Resuspendir todas las células en la cantidad adecuada de PBS con 2% de FBS (500 μL para 107 células) y bloqueador de Fc (2.5 μL x 107 células); incubar durante 15 min a temperatura ambiente (RT).
  3. Lavar con 1-2 ml de tampón de separación MACS (MB) por 107 celdas totales y centrifugar a 300 x g durante 10 min.
    NOTA: El búfer MACS está disponible comercialmente. Consiste en PBS pH 7.2, 0.5% de albúmina sérica bovina (BSA) y 2 mM de EDTA. Si es casero, esterilice por filtración con un filtro de 0,22 μm.
  4. Retire el sobrenadante por inversión y manche las célulascon CD19-FITC y H2(IA b)-FITC (use 5 μL x 107 células en 100 μL de MB). Mezclar bien e incubar durante 15 min en la oscuridad a 4-8 °C.
  5. Lavar las células añadiendo 1−2 mL de MB por 107 células y centrifugar a 300 x g durante 10 min.
  6. Pipetee completamente el sobrenadante y resuspenda el pellet celular en 90 μL de MB por 107 células totales. Añadir 10 μL de Microbeads Anti-FITC por cada 107 células totales. Mezclar bien e incubar durante 15 min en la oscuridad a 4-8 °C.
  7. Lave las células agregando 1−2 ml de MB por 107 células y centrífuga a 300 x g durante 10 min.
  8. Pipetee el sobrenadante por completo y resuspenda hasta 1.25 x 108 celdas en 500 μL de MB.
  9. Coloque una columna LD en el campo magnético del separador MACS para proceder al agotamiento. Para evitar obstrucciones, aplique un filtro de preseparación en la columna LD y enjuague con 2 ml de MB.
  10. Cuando el depósito de la columna esté vacío, aplique la suspensión de celda sobre el filtro. Recopile las celdas sin etiquetar que pasan a través de la columna.
  11. Lavar 3 veces con 1 ml de MB, solo cuando el depósito de columna esté vacío. Recoger el efluente total, que se enriquecerá en células T, y contar las células. Mantenga siempre 50 μL para el análisis FACS.

3. Enriquecimiento celular iNKT

  1. Centrifugar a 300 x g durante 5 min y retirar el sobrenadante por inversión.
  2. Teñir las células con CD1d-tetrámero-PE (ratón PBS57-CD1d-tetrámero), según la titulación de anticuerpos en 50 μL de MB por 106 células. Mezclar bien e incubar durante 30 min en la oscuridad sobre hielo.
    NOTA: El procedimiento también se puede realizar con tetrámeros mCD1d marcados con APC y perlas anti-APC; ajustando los fluorocromos utilizados en la siguiente tinción en consecuencia. En el presente protocolo se utilizaron tetrámeros PBS-57-CD1d-ratón proporcionados por los NIH. La αgalactosilceramida (αGal-Cer) es el antígeno prototípico reconocido por las células iNKT; PBS-57 es un análogo de αGal-Cer con solubilidad mejorada9; la instalación de tetrámeros de los NIH proporciona ligando PBS-57 complejado a tetrámeros CD1d. Sin embargo, otros dímeros/tetrámeros/dextramers CD1d están disponibles comercialmente y pueden cargarse con un antígeno lipídico como αGal-Cer. Prevemos la posibilidad de ajustar el protocolo para su uso.
  3. Lave las células agregando 1−2 ml de MB por 107 células y centrífuga a 300 x g durante 10 min.
  4. Pipetear el sobrenadante por completo y resuspendir el pellet celular en 80 μL de MB por 107 células totales. Añadir 20 μL de Microbeads Anti-PE por cada 107 células totales. Mezclar bien e incubar durante 15 min en la oscuridad a 4-8 °C.
  5. Lavar las células añadiendo 1−2 mL de MB por 107 células y centrifugar a 300 x g durante 10 min.
  6. Pipetee el sobrenadante por completo y resuspenda hasta 108 células en 500 μL de MB. De lo contrario, si las celdas exceden10 8, ajuste el volumen en consecuencia.
  7. De acuerdo con el recuento de células, coloque una columna LS (hasta10 8) o MS (hasta 107) en el campo magnético del separador MACS. Enjuague la columna con MB (3 ml para LS, 500 μL para MS).
  8. Aplique la suspensión de celdas sobre la columna.
  9. Recoger las células no etiquetadas que pasan a través. Lave la columna 3 veces agregando la cantidad adecuada de MB (3 x 3 ml para la columna LS, 3 x 500 μL para la columna MS) solo cuando el depósito de columna esté vacío. El efluente total es la fracción negativa.
  10. Retire la columna del campo magnético y colóquela en un nuevo tubo de recolección.
  11. Pipetear MB en la columna (5 ml para la columna LS o 1 ml para la columna MS); empuje el émbolo proporcionado en la columna y elimine la fracción positiva (enriquecida en celdas iNKT).
  12. Para aumentar aún más la recuperación de células iNKT, centrífuga la fracción negativa a 300 x g durante 10 min y repita los pasos 3.6-3.7 con una nueva columna LS o MS. Agrupe las fracciones positivas y determine el recuento de células. Mantenga 50 μL de fracciones positivas y negativas para el análisis FACS.
  13. Verifique los pasos de purificación mediante el análisis FACS. Las muestras incluyen: bazo ex-vivo, fracción enriquecida con células T, fracción positiva iNKT y fracción negativa iNKT. Teñir las células con: CD19-FITC, IAb-FITC, CD1d-tetramer-PE, TCRβ-APC y DAPI.
    NOTA: La recuperación esperada de un ratón iVα14-Jα18 es de 2x106 celdas iNKT.

4. Activación y expansión de la célula iNKT

  1. Active las células iNKT purificadas con perlas magnéticas anti-CD3/CD28 activadoras T de ratón en una proporción de 1:1.
    1. Centrifugar la fracción positiva de la célula iNKT a 300 x g durante 5 min.
    2. Mientras tanto, transfiera el volumen apropiado de perlas magnéticas anti-CD3 / CD28 a un tubo y agregue un volumen igual de PBS, vórtice durante 5 segundos. Coloque el tubo sobre un imán durante 1 minuto y deseche el sobrenadante.
    3. Retire el tubo del imán y vuelva a suspender las perlas magnéticas lavadas en el volumen adecuado de RPMI completo (medio RPMI 1640, FCS inactivado por calor al 10%, piruvato de sodio 1 mM, aminoácidos no esenciales al 1%, 10 U / ml de penicilina y estreptomicina, 50 μM β-mercaptoetanol) para tener 5 x 105 células iNKT en 1 ml. Utilice esta suspensión para resuspendir la fracción positiva iNKT centrifugada.
  2. Placa 1 mL de la suspensión celular (5 x 105 células iNKT) y perlas magnéticas anti-CD3/CD28 en una placa de 48 pocillos con 20 U/mL IL-2 e incubar a 37 °C.
  3. Después de 5 días, agregue 10 ng / ml de IL-7.
  4. Divida las células 1:2 cuando alcancen el 80-90% de confluencia, siempre agregue 20U/mL IL-2 y 10 ng/mL IL-7. En estas condiciones, las células iNKT se pueden expandir hasta por 15 días.

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Resultados

El protocolo descrito en este manuscrito permite enriquecer células iNKT del bazo de ratones transgénicos iVa14-Ja18 a través de un proceso de separación inmunomagnética resumido en la Figura 1A. Las células T del bazo total se seleccionan primero negativamente agotando las células B y los monocitos, seguidas de la clasificación inmunomagnética positiva de las células iNKT con tetrámeros CD1d cargados con antígeno lipídico PBS-57, que permiten teñir específicamente solo las células iNKT. Est...

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Discusión

Aquí mostramos un protocolo reproducible y factible para obtener millones de células iNKT listas para usar. Debido a la escasez de estas células in vivo, era muy necesario un método para expandirlas. El protocolo que proponemos no requiere ni una instrumentación particular ni un alto número de ratones. Explotamos ratones transgénicos iVα14-Jα18 a propósito para reducir el número de ratones necesarios para el procedimiento.

Otro protocolo exitoso para la expansión de células iNKT de ratones tra...

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Agradecemos a Paolo Dellabona y Giulia Casorati por el apoyo científico y la lectura crítica del manuscrito. También agradecemos al NIH Tetramer Core Facility por el tetrámero CD1d de ratón. El estudio fue financiado por la Fondazione Cariplo Grant 2018-0366 (a M.F.) y la beca de la Asociación Italiana para la Investigación del Cáncer (AIRC) 2019-22604 (a G.D.).

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Solución de cloruro-amonio-potasio (ACK)en casa0.15M NH4Cl, 10mM KHCO3, 0.1mM EDTA, pH 7.2-7.4
anti-FITC MicroperlasMiltenyi Biotec130-048-701
microperlas anti-PEMiltenyi Biotec130-048-801
Brefeldin ASigmaB6542
CD19 -FITCBiolegend115506clon 6D5
CD1d-tetrámero -PENIH tetrámero centralratón PBS57-Cd1d-tetrámeros
CD4 -PeCy7Biolegend100528clon RM4-5
Fc bloqueadorBioscience553142
inactivado por calor y filtrado .22 antes de usar
FOXP3 Tampón de tinción de factor de transcripcióneBioscience00-5523-00
H2 (IAb) -FITCBiolegend114406clon AF6-120.1
hrIL-2Chiron Corp
IonomycinSigmaI0634
LD ColumnasMiltenyi Biotec130-042-901
LS ColumnasMiltenyi Biotec130-042-401
Tampón MACS (MB)albúmina séricabovina al 0,5% (BSA; Sigma-Aldrich) y EDTA de 2 mm
Columnas MSMiltenyi Biotec130-042-201
Aminoácidos no esencialesGibco11140-035
Penicilina y estreptomicina (Pen-Strep)Lonza15140-122
PermWashBD Bioscience51-2091KZ
PFASigmaP6148
Fosfato tamponado solución salina (PBS)EuroCloneECB4004L
PMASigmaP1585
Filtros de preseparación (30 µ m)Miltenyi Biotec130-041-407
Ratón recombinante IL-7R& D System407-ML-025
RPMI 1640 con glutamaxGibco61870-010
piruvato de sodioGibco11360-039
TCRβ -APCBiolegend109212clon H57-597
α CD3CD28 ratón T activador DynabeadsGibco11452D
β-mercaptoetanolGibco31350010
BD Fetal Bovine Serum (FBS)Euroclon ECS0186L

Referencias

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