Ici, nous présentons un protocole pour la collecte et le traitement d’échantillons d’amygdales, le phénotypage à l’aide de la cytométrie en flux spectral de haute dimension et la réalisation d’analyses non supervisées.
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Article de méthode
Ici, nous présentons un protocole pour la collecte et le traitement d’échantillons d’amygdales, le phénotypage à l’aide de la cytométrie en flux spectral de haute dimension et la réalisation d’analyses non supervisées.
Les lymphocytes T auxiliaires folliculaires (Tfh) sont un sous-ensemble de lymphocytes T auxiliaires CD4+ qui aident à la commutation des isotypes des lymphocytes B, à la formation du centre germinatif (GC), à l’hypermutation somatique et à la maturation de l’affinité, aidant ainsi à orchestrer les réponses immunitaires humorales adaptatives dans les tissus lymphoïdes secondaires pendant l’infection, l’auto-immunité et la vaccination. Comprendre le développement et la fonction des cellules Tfh est crucial pour concevoir des vaccins efficaces et développer des stratégies de traitement ciblées pour les maladies impliquant cette population. Les amygdales humaines sont des organes lymphoïdes muqueux accessibles. Ils offrent une occasion unique de profiler des populations immunitaires distinctes telles que les cellules Tfh et GC, d’interroger les interactions entre cellules, d’évaluer les fonctions cellulaires dynamiques et de découvrir leurs mécanismes de régulation au niveau des organes. De plus, les cultures in vitro de cellules amygdales sont simples à traiter et permettent d’évaluer la biologie des cellules Tfh dans diverses conditions. Ici, nous introduisons un protocole pour la collecte, l’isolement, la préservation et la culture de cellules amygdales humaines. Nous décrivons également deux panels de cytométrie en flux spectral optimisés conçus pour la caractérisation approfondie des cellules Tfh. Enfin, en utilisant l’exemple d’un traitement inhibiteur de la protéine phosphatase 2A (PP2A), nous démontrons l’efficacité et la puissance des analyses non supervisées de données de cytométrie en flux de grande dimension, révélant efficacement les différences induites par le traitement à une échelle de grande dimension.
Les cellules T auxiliaires folliculaires (Tfh) sont un sous-ensemble distinct de cellules T auxiliaires CD4+ qui sont essentielles à la formation et à la fonction des centres germinaux (GC) et à la production d’anticorps contre les cellules B. Les cellules Tfh proviennent de lymphocytes T CD4+ naïfs par le biais d’interactions avec les cellules présentatrices d’antigènes et de l’intégration de facteurs intrinsèques et extrinsèques, y compris la signalisation des récepteurs des lymphocytes T, les interactions costimulatoires avec les lymphocytes B, les cytokines et les chimiokines1. Les cellules Tfh expriment CXCR5 et-1, qui guident leur position à l’intérieur ou à proximité du GC. BCL-6 est le facteur de transcription maître essentiel au développement, à la maintenance et à la fonction 1,2 de Tfh. Les cellules Tfh sont essentielles pour l’augmentation des réponses immunitaires humorales, en particulier dans les réponses vaccinales et dans la défense contre les agents pathogènes bactériens et viraux. Des réponses anormales des cellules Tfh sont impliquées dans divers troubles, notamment les maladies auto-immunes, l’immunodéficience et potentiellement certaines formes de cancer 3,4,5,6. Il est donc important de comprendre leur fonction et leur régulation pour développer des stratégies vaccinales et thérapeutiques efficaces7.
Contrairement à d’autres cellules T auxiliaires CD4+ comme Th1, Treg et Th17, pour lesquelles les systèmes de différenciation in vitro sont bien établis8, les cellules Tfh sont plus complexes à étudier car leur développement implique des interactions dynamiques de cellule à cellule et des structures anatomiques spécialisées7. Ainsi, les études sur les cellules Tfh se sont largement appuyées sur le phénotypage ex vivo des cellules Tfh circulantes périphériques humaines (cTfh) et des modèles murins in vivo . L’étude de la régulation de molécules spécifiques sur les cellules Tfh est donc un défi, en particulier pour les cellules Tfh humaines9. Ainsi, une étude ex vivo approfondie des cellules Tfh dérivées des tissus lymphoïdes est essentielle pour améliorer notre compréhension des cellules Tfh humaines.
Les amygdales, en tant qu’organes lymphoïdes secondaires, abritent des populations cellulaires uniques qui ne sont pas présentes dans le sang périphérique, telles que les cellules pré-Tfh (CXCR5int-1int CD4+) et les cellules GC-Tfh (CXCR5hi-1hi CD4+), qui jouent toutes deux un rôle déterminant dans la formation des GC. De plus, les amygdales palatines sont parmi les tissus les plus fréquemment retirés dans les chirurgies pédiatriques et sont facilement accessibles, ce qui en fait une source de tissus humains inestimable pour l’exploration de mécanismes immunitaires complexes impliquant des cellules Tfh. Parce qu’elles sont situées dans les voies respiratoires supérieures, un site primaire pour les infections virales respiratoires, les amygdales offrent un tissu avantageux pour étudier les réponses immunitaires à de telles infections virales. Par exemple, notre laboratoire a précédemment caractérisé les cellules Tfh dans les amygdales et les végétations adénoïdes d’enfants qui s’étaient rétablis de la COVID-19 et a comparé ces tissus à ceux de témoins non infectés10. Ici, nous décrivons notre protocole de traitement et de stockage des amygdales. En utilisant l’exemple des amygdales traitées par un inhibiteur de la PP2A, nous détaillons comment caractériser ces cellules par cytométrie en flux spectral de haute dimension et analyser les données à l’aide d’une analyse non supervisée.
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Le Code de déontologie de l’Association médicale mondiale (Déclaration d’Helsinki) a été suivi dans toutes les recherches humaines de cette étude. Des échantillons d’amygdales humaines ont été prélevés chez des patients atteints d’hypertrophie adéno-amygdalienne causant des troubles respiratoires du sommeil ou d’apnée obstructive du sommeil, provenant de la Division d’oto-rhino-laryngologie pédiatrique de l’Hôpital national pour enfants, Washington, DC, États-Unis. Cette étude a reçu l’approbation de l’Institutional Review Board (IRB) de l’Hôpital national pour enfants (numéro de protocole IRB 00009806). Le consentement éclairé a été signé par les parents ou les tuteurs de tous les participants inscrits, et l’assentiment a été obtenu des participants mineurs âgés de 7 ans et plus.
1. Prélèvement d’amygdales humaines et isolement et stockage de cellules uniques
2. Mesure de l’expression des cytokines intracellulaires et des facteurs de transcription après traitement ex vivo
REMARQUE : Ici, nous détaillons notre méthode de caractérisation phénotypique des cellules amygdales Tfh à l’aide de deux panels de cytométrie en flux de haute dimension. Étant donné que l’activité de PP2A est essentielle pour l’expression optimale de la protéine BCL-6 et la différenciation4 de Tfh, nous illustrons notre évaluation du maintien et de la fonctionnalité des cellules Tfh par l’examen de cellules amygdales traitées avec la cantharidine, un inhibiteur de la PP2A (CAN).
3. Analyse non supervisée de données de cytométrie en flux de grande dimension
REMARQUE : Les logiciels, les progiciels et leurs versions utilisés pour l’analyse sont répertoriés dans la table des matériaux. Les captures d’écran des étapes 3.2 à 3.4 se trouvent dans le fichier supplémentaire 1. Les scénarios exemplaires des étapes 3.5 à 3.7 se trouvent dans lefichier complémentaire 2 et le fichier supplémentaire 3, les étapes 3.8 à 3.9 dans le fichier supplémentaire 4 et le fichier supplémentaire 5. Les fichiers bruts ICS et TF pour les scripts sont fournis dans le Fichier supplémentaire 6 et le Fichier supplémentaire 7, respectivement.
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Pour comparer la viabilité globale des cellules, nous avons coupé l’amygdale en trois morceaux similaires et les avons traités à l’aide de notre protocole dans trois conditions : (1) traitement le jour même, (2) stockage de nuit à 4 °C et (3) stockage de nuit sur glace. La viabilité de ces trois affections était assez similaire, sans différence significative (figure 1A). Nous avons également évalué l’impact du processus de décongélation sur la viabilité des cellules. La méthode de décongélat...
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Contrairement aux rapports précédents selon lesquels les amygdales fraîches devraient être traitées dans les 3 heures suivant l’intervention chirurgicale19, nous avons constaté que les échantillons d’amygdales fraîches pouvaient conserver leur viabilité lorsqu’ils étaient stockés à 4 °C et traités dans les 24 heures. Pour optimiser la viabilité cellulaire des amygdales lors de la décongélation du stockage d’azote liquide, nous avons adopté la méthode de décongélat...
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Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Cette recherche a été soutenue par la Division de la recherche intra-muros du NIAID, NIH.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Machines et instruments | |||
| 3 mL Seringue en plastique | BD | 309657 | |
| 96 Well U Bottom Plate | Thermo Scientific | 163320 | |
| 1,2 mL Flacons cryogéniques | Corning | 430487 | |
| Cell strainer 70 µ ; m | Nylon Falcon | 352350 | |
| Plat de culture cellulaire (60 mm) | VWR | 10062-890 | |
| Centrifugeuse | Thermo Scientific | Sorvall Legend XTR | |
| Benchmark B2000-2 MyBath 2L Digital Water Bath | Benchmark | B2000-2 | |
| Ciseaux fins - Sharp | F.S.T | 14060-11 | |
| Plastic Instrument Cases | F.S.T | 20830-05 | |
| Cytomètre en flux spectral, Aurora | Cytek | 5L 16UV-16V-14B-10YG-8R | |
| Pince à motif standard | F.S.T | 11000-13 | |
| Pince à motif standard | F.S.T | 11000-20 | |
| Analyseur de viabilité cellulaire Vi-cell Blu | Beckman Coulter | C19201 | |
| Réactifs | |||
| 0.5 M EDTA pH 8.0 | Qualité Biologie | 351-027-101 | |
| 2-Mercaptoethanol | Gibco | 21985-023 | |
| Tampon de lyse ACK | Gibco | A10492-01 | |
| Mélange d’antibiotiques-antimycosiques (suspension de pénicilline-streptomycine-amphotéricine B, 100x) | Gibco | 15240-062 | |
| Tampon de Teinture Brillant Plus (RUO) | BD | 566385 | |
| Cantharidin | Sigma | C7632-25MG | |
| Tampon de Fixation Cytofix | BD | 554655 | |
| Diméthyl sulfoxyde (DMSO) | Sigma | D8418-250ml | |
| DNAase I | Roche | 10104159001 | |
| Fœtal Sérum bovin (FBS) | VWR | 97068-085 | |
| FoxP3/Transcription Factor Staining Buffer Set | eBioscience | 00-5523-00 | |
| Gentamicine (50 mg/mL) | Gibco | 15750-060 | |
| Golgiplug | BD | 555029 | |
| GolgiSTOP | BD | 554724 | |
| HEPES (1 M) | Gibco | 15630-080 | |
| Ionomycine | Sigma | ; I0634-1mg | |
| L-Glutamine (200 mM) | Gibco | 25030-081 | |
| MEM NEAA (100x) | Gibco | 11140-050 | |
| Solution de paraformaldéhyde à 16 %, grade EM (PFA) | Microscopie électronique Science | 15710 | Diluer avec PBS |
| PBS, pH 7,4 | Gibco | 10010072 | |
| Pénicilline-Streptomycine (10 000 U/mL) | Gibco | 15140-122 | |
| Phorbol 12-Myristate 13-Acétate (PMA) | Sigma | P8139-1mg | |
| Contenants de congélation à débit contrôlé | Millipore | Corning CoolCell FTS30 | |
| RPMI (+L-Glutamine) | Gibco | 11875-085 | |
| Pyruvate de sodium (100 mM) | Gibco | 11360-070 | |
| Bloqueur de monocytes True Stain | BioLegend | 426103 | |
| Tampons | |||
| Milieu | 10 % inactivé thermiquement (VWR), 2 nM glutamine, 0,055 mM 2-mercaptoéthanol, 1 % pénicilline/ streptomycine, 1 mM pyruvate de sodium, 10 mM HEPES, 1 % d’acides aminés non essentiels dans RPMI (+L-Glutamine) | ||
| Tampon | 2 mM EDTA et 2 % FBS inactivé thermiquement dans PBS | ||
| Milieu | 90 % FBS inactivé par la chaleur et 10 % DMSO | ||
| Tampon | décongélation Tampon de lavage + 0,1 mg/mL de DNaseI | ||
| Milieu | amygdalienRPMI complété par 5 % de FBS inactivé par la chaleur, 10 mM de glutamine, 0,05 mg/mL de gentamicine, 1 % d’un mélange d’antibiotiques et d’antimycosiques (pénicilline, streptomycine et amphotéricine B). | ||
| Tampon | RPMI (+L-Glutamine) complété par 10 % de FBS inactivé par la chaleur et 10 mM d | ||
| >strong et d’autres régents pour le panel de cytokines ; Anticorps | |||
| Bioten BioLegend | 328604 | 2 &mu ; L sur 200 &mu ; L milieu de culture complet par puits. Cet anticorps a été ajouté avec des cellules lors de la stimulation PMA/ionomycine. | |
| Live Dead | 100 &mu ; L mix par puits | ||
| LIVE DEAD Blue | Thermo | L23105 | ; 1 : 800, 0,125 &mu ; L sur 100 &mu ; L PBS par puits. |
| Bloc monocytaire | 50 &mu ; L mix par puits | ||
| Tampon bloqueur de monocytes | BioLegend | 426103 | 5 &mu ; L True Stain bloqueur de monocytes et 45 &mu ; L tampon FACS par anticorps well |
| Surface pour panel de cytokines | |||
| Chemokine receptors mix | &mu ; L/puits ; | ||
| Anti-humain CCR6-BV711 | BioLegend | 353436 | 1 |
| Anti-humain CCR7-BV421 | BioLegend | 353208 | 1 |
| Anti-humain CXCR3-PE-Cy5 | BD | 551128 | 5 |
| Anti-humain CXCR5-BV750 | BD | 747111 | 1 |
| Tampon de teinture brillant Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| ; ; ; ; | 18 &mu ; L mix par puits pour les récepteurs de chimiokines ; Ajouter dirigé vers les cellules avec le bloc de monocytes buffer | ||
| Other surface antibody mix | &mu ; L/puits ; | ||
| Anti-humain CD103-BUV661 | BD | 749993 | 2.5 |
| Anti-humain CD14-Spark Blue 550 | BioLegend | 367148 | 2.5 |
| Anti-humain CD19-Spark NIR 685 | BioLegend | 302270 | 2.5 |
| Anti-humain CD25-BB515 ; | BD | 564467 | 10 |
| Anti-humain CD27- Super Bright 436 | Thermo | 62-0279-42 | 5 |
| Anti-humain CD3-BV510 | BioLegend | 344828 | 2.5 |
| Anti-humain CD38 APC-Fire810 | BioLegend | 303550 | 1 |
| Anti-humain CD4 CF YG584 | Cytek | R7-20041 | 2.5 |
| Anti-humain CD45RA-BUV395 | BD | 740315 | 0.6 |
| Anti-humain CD56-BUV737 | BD | 612766 | 3.5 |
| Anti-humain CD57-FITC | BioLegend | 359604 | 1.2 |
| Anti-humain CD69-BUV563 | BD | 748764 | 1 |
| Anti-humain CD8-BUV805 | BD | 612889 | 1.2 |
| Anti-humain FAS-BB700 | BD | 566542 | 0.6 |
| Anti-humain HLA-DR APC-Fire 750 | BioLegend | 307658 | 2 |
| Anti-humain PD1-BV785 | BioLegend | 329929 | 1.2 |
| Anti-humain-CD45-PerCP | Thermo | MHCD4531 | 1.2 |
| Tampon de teinture brillant Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| Tampon | 61 | ||
| ; ; ; ; ; | ; ; ; ; ; ; | ; ; ; ; ; ; | 112 &mu ; L mélanger par puits pour les autres anticorps de surface ; Ajouter directement au tampon de bloc de monocytes (50 &mu ; L) et un mélange de récepteurs de chimiokines (18 &mu ; L, 50+18+112 = 180 &mu ; L au total par well) |
| Anticorps anti-cytokines intracellulaires pour panel de cytokines | &mu ; L/puits ; | ||
| Anti-humain Granzyme B-PE BD | 1 | ||
| Anti-humain IL10-PE-Dazzle 594 | BioLegend | 506812 | 1 |
| Anti-humain IL17A-BV605 | BioLegend | 512326 | 1 |
| Anti-humain IL2-BV650 | BioLegend | 500334 | 3 |
| Anti-humain IL21- Alexa Fluor 647 | BD | 560493 | 10 |
| Anti-humain IL4-PerCP Cy5.5 | BD | 561234 | 1 |
| Perforin-APC | BioLegend | 353312 | 2.5 |
| Anti-humain TNFa-PE-Cy7 | BioLegend | 502930 | 0.1 |
| Anti-IFN&gamma ;-Pacific Blue | BioLegend | 502522 | 1 |
| SAv-BUV615 | BD | 613013 | 0.25 |
| Tampon à colorants brillants Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| 1x tampon de perméabilisation ; | eBioscience | 00-5523-00 | 19.15 |
| ; ; ; | (50 &mu ; L mix per well) | ||
| Antibodies & other regents for transcription factor panel | |||
| CD40 Antibody, anti-human | Miltenyi Biotec | 130-094-133 | 0.5 &mu ; g/mL de milieu de culture pour la concentration de travail |
| coloration des morts vivants | 100 &mu ; L mix par puits | ||
| LIVE DEAD Blue | Thermo | L23105 | ; 1 : 800, 0,125 &mu ; L sur 100 &mu ; L PBS par puits. |
| Tampon bloqueur de monocytes | BioLegend | 426103 | 5 &mu ; L True Stain bloqueur de monocytes et 45 &mu ; L Tampon FACS par anticorps well |
| Surface pour panel de facteurs de transcription | |||
| Chemokine receptors mix | &mu ; L/puits ; | ||
| Anti-humain CCR6-BV711 | BioLegend | 353436 | 1 |
| Anti-humain CCR7-BV421 | BioLegend | 353208 | 1 |
| Anti-humain CXCR5-BV750 | BD | 747111 | 1 |
| Tampon de teinture brillant Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 10 |
| ° 10 ° ; | 13 &mu ; L mélange par mélange d’anticorps de surface | ||
| < | /fort&mu ; L/puits ; | ||
| Anti-humain 4-1BB-PE-CY7 | BioLegend | 309818 | 2.5 |
| Anti-humain CD14-Spark Blue 550 | BioLegend | 367148 | 2.5 |
| Anti-humain CD19-Spark NIR 685 | BioLegend | 302270 | 2.5 |
| Anti-humain CD200-PerCP-eFluor 710 | ThermoFisher | 46-9200-42 | 2.5 |
| Anti-humain CD25-PE-Cy5 | BioLegend | 302608 | 5 |
| Anti-humain CD3-BV510 | BioLegend | 344828 | 2.5 |
| Anti-humain CD38-APC-Fire810 | BioLegend | 303550 | 1 |
| Anti-humain CD4-Pacific Blue | BioLegend | 317423 | 1 |
| Anti-humain CD40L-PE | BD | 15 | |
| Anti-humain CD45RA-BUV395 | BD | 740315 | 0.6 |
| Anti-humain CD56-BUV737 | BD | 612766 | 3.5 |
| Anti-humain CD69-BUV650 | BioLegend | 310934 | 2.5 |
| Anti-humain CD8-BUV805 | BD | 612889 | 1.2 |
| Anti-humain HLA-DR APC-Fire 750 | BioLegend | 307658 | 2 |
| Anti-humain ICOS-BUV563 | BD | 741421 | 1.2 |
| Anti-humain OX40-APC | BioLegend | 350008 | 5 |
| Anti-humain PD1-BV785 | BioLegend | 329929 | 1.2 |
| Anti-humain-CD45-PerCP | Thermo | MHCD4531 | 1.2 |
| Tampon de teinture brillant Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| Tampon | 54.1 | ||
| ; ; ; | ; ; ; | ; ; ; | 117 ; &mu ; L mélanger par puits pour les autres anticorps de surface ; Ajouter directement au bloc de monocytes ; tampon (50 &mu ; L) et un mélange de récepteurs de chimiokines (13 &mu ; L, 50+13+117 = 180 &mu ; L au total par well) |
| Anticorps du facteur de transcription pour le panel de facteurs de transcription | &mu ; L/puits ; | ||
| Anti-humain T-bet-BV605 | BioLegend | 644817 | 4 |
| Anti-humain Bcl6-PE-CF594 | BD | 562401 | 4 |
| Anti-humain FoxP3-Alexa Fluor 488 | BD | 560887 | 1.6 |
| Anti-humain GATA3-BB700 | BD | 566642 | 2 |
| Anti-humain Ki67-Alexa Fluor 700 | BD | 561277 | 0.4 |
| Anti-humain Rorgt-Alexa Fluor 647 | BD | 563620 | 2 |
| Tampon de coloration brillant Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| 1 x tampon de perméabilisation ; | eBioscience | 00-5523-00 | 16 |
| ; ; ; ; | ; ; ; ; | ; ; ; ; | 40 &mu ; L mix per well |
| Software and Packages for unsupervised analysis | |||
| Software/package | Version | Source | |
| 1 | data.table | 1.16.2 | The Comprehensive R Archive Network |
| 2 | FlowJO | 10.9.0 | Becton, Dickinson and Company |
| 3 | pheatmap | 1.0.12 | Le réseau d’archives R complet |
| 4 | R | 4.3.2 | Le réseau d’archives R complet |
| 5 | readxl | 1.4.3 | Le réseau d’archives R complet |
| 6 | Rstudio | 2023.12.1+402 | Posit PBC |
| 7 | Seurat | 5.1.0 | Le réseau d’archives R complet |
| 8 | SeuratData | 0.2.2.9001 | Le réseau d’archives R complet |
| 9 | SpectroFlo | 3.0 | Cytek |
| 10 | tidyverse | 2.0.0 | Le réseau d’archives R complet |
| 11 | viridis | 0.6.5 | Le réseau d’archives R complet |
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