Qui presentiamo un protocollo per la raccolta e l'elaborazione di campioni di tonsilla, la fenotipizzazione utilizzando la citometria a flusso spettrale ad alta dimensionalità e l'esecuzione di analisi non supervisionate.
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Articolo metodologico
Qui presentiamo un protocollo per la raccolta e l'elaborazione di campioni di tonsilla, la fenotipizzazione utilizzando la citometria a flusso spettrale ad alta dimensionalità e l'esecuzione di analisi non supervisionate.
Le cellule T follicolari helper (Tfh) sono un sottoinsieme di cellule T helper CD4+ che aiutano nella commutazione dell'isotipo delle cellule B, nella formazione del centro germinale (GC), nell'ipermutazione somatica e nella maturazione dell'affinità, aiutando così a orchestrare le risposte immunitarie umorali adattative nei tessuti linfoidi secondari durante l'infezione, l'autoimmunità e la vaccinazione. Comprendere lo sviluppo e la funzione delle cellule Tfh è fondamentale per la progettazione di vaccini efficaci e lo sviluppo di strategie di trattamento mirate per le malattie che coinvolgono questa popolazione. Le cellule tonsillari umane sono organi linfoidi mucosi accessibili. Offrono un'opportunità unica per profilare popolazioni immunitarie distinte come le cellule Tfh e GC, interrogare le interazioni cellula-cellula, valutare le funzioni cellulari dinamiche e scoprire i loro meccanismi di regolazione a livello di organo. Inoltre, le colture in vitro di cellule tonsillari sono semplici da elaborare e consentono la valutazione della biologia cellulare Tfh in varie condizioni. Qui, introduciamo un protocollo per la raccolta, l'isolamento, la conservazione e la coltura delle cellule tonsilari umane. Descriviamo anche due pannelli di citometria a flusso spettrale ottimizzati progettati per la caratterizzazione approfondita delle cellule Tfh. Infine, utilizzando come esempio un trattamento con inibitore della proteina fosfatasi 2A (PP2A), dimostriamo l'efficienza e la potenza delle analisi non supervisionate di dati di citometria a flusso ad alta dimensione, scoprendo efficacemente le differenze indotte dal trattamento su scala ad alta dimensione.
Le cellule T follicolari helper (Tfh) sono un sottogruppo distinto di cellule T helper CD4+ essenziali per la formazione e la funzione dei centri germinali (GC) e per la produzione di anticorpi delle cellule B. Le cellule Tfh originano da cellule T CD4+ naive attraverso interazioni con cellule presentanti l'antigene e l'integrazione di fattori intrinseci ed estrinseci, tra cui la segnalazione del recettore delle cellule T, le interazioni costimolatorie con le cellule B, le citochine e le chemochine1. Le cellule Tfh esprimono CXCR5 e PD-1, che guidano la loro posizione all'interno o vicino al GC. BCL-6 è il fattore di trascrizione principale critico per lo sviluppo, il mantenimento e la funzione 1,2 di Tph. Le cellule Tfh sono fondamentali per l'aumento delle risposte immunitarie umorali, in particolare nelle risposte ai vaccini e nella difesa contro i patogeni batterici e virali. Le risposte anomale delle cellule Tfh sono implicate in vari disturbi, tra cui malattie autoimmuni, immunodeficienza e potenzialmente alcune forme di cancro 3,4,5,6. Comprendere la loro funzione e regolazione è, quindi, importante per lo sviluppo di strategie vaccinali e terapeutiche efficaci7.
A differenza di altre cellule T helper CD4+ come Th1, Treg e Th17, per le quali i sistemi di differenziazione in vitro sono ben consolidati8, le cellule Tfh sono più complesse da studiare perché il loro sviluppo coinvolge interazioni dinamiche cellula-cellula e strutture anatomiche specializzate7. Pertanto, gli studi sulle cellule Tfh si sono in gran parte basati sulla fenotipizzazione ex vivo di cellule Tfh circolanti periferiche umane (cTfh) e su modelli murini in vivo . Studiare la regolazione di molecole specifiche sulle cellule Tfh è quindi impegnativo, in particolare per le cellule Tfh umane9. Pertanto, uno studio approfondito ex vivo delle cellule Tfh derivate da tessuti linfoidi è essenziale per migliorare la nostra comprensione delle cellule Tfh umane.
Le tonsille, in quanto organi linfoidi secondari, ospitano popolazioni cellulari uniche che non sono presenti nel sangue periferico, come le cellule pre-Tfh (CXCR5intPD-1int CD4+) e GC-Tfh (CXCR5hiPD-1hi CD4+), entrambe determinanti nella formazione dei GC. Inoltre, le tonsille palatine sono alcuni dei tessuti più comunemente rimossi negli interventi chirurgici pediatrici e sono facilmente accessibili, il che le rende una preziosa fonte di tessuto umano per esplorare complessi meccanismi immunitari che coinvolgono le cellule Tfh. Poiché si trovano nelle vie aeree superiori, un sito primario per le infezioni virali respiratorie, le tonsille offrono un tessuto vantaggioso per studiare le risposte immunitarie a tali infezioni virali. Ad esempio, il nostro laboratorio ha precedentemente caratterizzato le cellule Tfh nelle tonsille e nelle adenoidi di bambini che erano stati convalescenti da COVID-19 e ha confrontato questi tessuti con quelli di controlli non infetti10. Qui, descriviamo il nostro protocollo per l'elaborazione e la conservazione delle cellule tonsillari. Utilizzando come esempio le tonsille trattate con inibitori di PP2A, descriviamo in dettaglio come caratterizzare queste cellule attraverso la citometria a flusso spettrale ad alta dimensionalità e analizziamo i dati utilizzando l'analisi non supervisionata.
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Il Codice Etico dell'Associazione Medica Mondiale (Dichiarazione di Helsinki) è stato seguito in tutta la ricerca sull'uomo in questo studio. I campioni di tonsille umane sono stati ottenuti da pazienti con ipertrofia adenotonsillare che causa disturbi respiratori del sonno o apnea ostruttiva del sonno, provenienti dalla Divisione di Otorinolaringoiatria Pediatrica, Children's National Hospital, Washington, DC, USA. Questo studio ha ricevuto l'approvazione dall'Institutional Review Board (IRB) presso il Children's National Hospital (numero di protocollo IRB 00009806). Il consenso informato è stato firmato dai genitori o dai tutori di tutti i partecipanti arruolati ed è stato ottenuto l'assenso dei partecipanti minorenni di età pari o superiore a 7 anni.
1. Raccolta delle tonsille umane e isolamento e conservazione di singole cellule
2. Misura dell'espressione di citochine intracellulari e fattori di trascrizione dopo trattamento ex vivo
NOTA: Qui, descriviamo in dettaglio il nostro metodo per la caratterizzazione fenotipica delle cellule Tfh tonsillari utilizzando due pannelli di citometria a flusso ad alta dimensione. Dato che l'attività di PP2A è essenziale per l'espressione ottimale della proteina BCL-6 e il differenziamento di Tfh4, illustriamo la nostra valutazione del mantenimento e della funzionalità delle cellule Tfh attraverso l'esame di cellule tonsiliari trattate con l'inibitore di PP2A cantaridina (CAN).
3. Analisi non supervisionata di dati di citometria a flusso ad alta dimensione
NOTA: Il software, i pacchetti e le relative versioni utilizzati per l'analisi sono elencati nella Tabella dei materiali. Le schermate dei passaggi da 3.2 a 3.4 si trovano nel file supplementare 1. Gli script di esempio dai passaggi da 3.5 a 3.7 si trovano nelfile 2 upplemental S e nel file supplementare 3, mentre i passaggi da 3.8 a 3.9 si trovano nel file supplementare 4 e nel file supplementare 5. I file non elaborati ICS e i file non elaborati TF per gli script sono forniti rispettivamente nel file supplementare 6 e nel file supplementare 7.
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Per confrontare la vitalità cellulare complessiva, abbiamo tagliato la tonsilla in tre pezzi simili e li abbiamo lavorati utilizzando il nostro protocollo in tre condizioni: (1) lavorazione in giornata, (2) conservazione notturna a 4 °C e (3) conservazione notturna su ghiaccio. La vitalità tra queste tre condizioni era abbastanza simile senza alcuna differenza significativa (Figura 1A). Abbiamo anche valutato l'impatto del processo di scongelamento sulla vitalità delle cellule. Il metodo di ...
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In contrasto con i precedenti rapporti secondo cui le tonsille fresche dovrebbero essere trattate entro 3 ore dall'interventochirurgico 19, abbiamo scoperto che i campioni di tonsille freschi potrebbero mantenere la loro vitalità se conservati a 4 °C e lavorati entro 24 ore. Per ottimizzare la vitalità cellulare dal tessuto tonsillare dopo lo scongelamento dallo stoccaggio di azoto liquido, abbiamo adottato il metodo di scongelamento a goccia raccomandato nel sequ...
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Gli autori non hanno conflitti di interesse da rivelare.
Questa ricerca è stata supportata dalla Divisione di Ricerca Intramurale del NIAID, NIH.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Macchine e strumenti | |||
| mL Siringa in plastica | BD | 309657 | |
| 96 pozzetti U Piastra inferiore | Thermo Scientific | 163320 | |
| 1,2 mL Fiale criogeniche | Corning | 430487 | |
| Filtro cellulare 70 &; m Nylon | Falcon | 352350 | |
| Piatto per colture cellulari (60 mm) | VWR | 10062-890 | |
| Centrifuga | Thermo Scientific | Sorvall Legend XTR | |
| Benchmark B2000-2 MyBath 2L Bagno d'acqua digitale | Benchmark | B2000-2 | |
| Forbici fini - Sharp | F.S.T | 14060-11 | |
| Valigette per strumenti in plastica | F.S.T | 20830-05 | |
| Citometro a flusso spettrale, Aurora | Cytek | 5L 16UV-16V-14B-10YG-8R | |
| Forcipe modello standard | FST | 11000-13 | |
| Forcipe modello standard | FST | 11000-20 | |
| Vi-cell Analizzatore di vitalità cellulare Blu | Beckman Coulter | C19201 | |
| Reagenti | |||
| 0,5 M EDTA pH 8.0 | Qualità Biologia | 351-027-101 | |
| 2-Mercaptoetanolo | Gibco | 21985-023 | |
| ACK tampone di lisi | Gibco | A10492-01 | |
| Miscela antibiotico-antimicotica (Penicillina-Streptomicina-Amfotericina B Sospensione, 100x) | Gibco | 15240-062 | |
| Brilliant Stain Buffer Plus (RUO) | BD | 566385 | |
| Cantharidin | Sigma | C7632-25MG | |
| Cytofix Fixation Buffer | BD | 554655 | |
| Dimethyl Sulphoxide (DMSO) | Sigma | D8418-250ml | |
| DNAase I | Roche | 10104159001 | |
| Fetale Siero bovino (FBS) | VWR | 97068-085 | |
| FoxP3/Set di tamponi per colorazione del fattore di trascrizione | eBioscience | 00-5523-00 | |
| Gentamicina (50 mg/mL) | Gibco | 15750-060 | |
| Golgiplug | BD | 555029 | |
| GolgiSTOP | BD | 554724 | |
| HEPES (1 M) | Gibco | 15630-080 | |
| Ionomicina | Sigma | I0634-1mg | |
| L-Glutammina (200 mM) | Gibco | 25030-081 | |
| MEM NEAA (100x) | Gibco | 11140-050 | |
| Soluzione di paraformaldeide al 16%, grado EM (PFA) | Microscopia elettronica Science | 15710 | Diluire con PBS |
| PBS, pH 7,4 | Gibco | 10010072 | |
| Penicillina-Streptomicina (10.000 U/mL) | Gibco | 15140-122 | |
| Phorbol 12-Myristate 13-Acetato (PMA) | Sigma | P8139-1mg | |
| Contenitori per congelamento a velocità controllata | Millipore | Corning CoolCell FTS30 | |
| RPMI (+L-Glutammina) | Gibco | 11875-085 | |
| Piruvato di sodio (100 mM) | Gibco | 11360-070 | |
| Bloccante dei monociti a vera macchia | BioLegend | 426103 | |
| Tamponi | |||
| Terreno | 10% FBS (VWR) inattivato a caldo, 2 nM glutammina, 0,055 mM 2-mercaptoetanolo, 1% penicillina/ streptomicina, 1 mM di piruvato di sodio, 10 mM di HEPES, 1% di aminoacidi non essenziali in RPMI (+L-Glutammina) | ||
| Tampone | 2 mM EDTA e 2% FBS inattivato a caldo in PBS | ||
| Mezzo | 90% FBS inattivato a caldo e 10% DMSO Tampone | ||
| di disgelo | Tampone di lavaggio + 0,1 mg/mL DNaseI | ||
| Tonsilla | RPMI integrato con FBS inattivato al calore al 5%, 10 mM di glutammina, 0,05 mg/mL di gentamicina, miscela antibiotico-antimicotica all'1% (penicillina, streptomicina e amfotericina B). | ||
| Tampone | RPMI (+L-Glutammina) integrato con FBS inattivato termicamente al 10% e 10 mM di HEPES | ||
| Anticorpi e altri reggenti per il pannello delle citochine... | |||
| Biotina anti-umano CD107a (LAMP-1) Anticorpo | BioLegend | 328604 | 2 μ L in 200 μ L terreno di coltura completo per pozzetto. Questo anticorpo è stato aggiunto alle cellule durante la stimolazione con PMA/ioomicina. |
| Colorazione Live Dead | 100 μ L miscela per pozzetto | ||
| LIVE DEAD Blue | Thermo | L23105 | 1 : 800, 0,125 μ L in 100 μ L PBS per pozzo. |
| Blocco di monociti | 50 μ L miscela per pozzetto | ||
| tampone bloccante dei monociti | BioLegend | 426103 | 5 μ L True Stain bloccante monociti e 45 μ L tampone FACS per anticorpi well |
| Surface per il pannello | |||
| di recettori per chemochine | L/pozzo | ||
| Anti-umano CCR6-BV711 | BioLegend | 353436 | 1 |
| Anti-umano CCR7-BV421 | BioLegend | 353208 | 1 |
| Anti-umano CXCR3-PE-Cy5 | BD | 551128 | 5 |
| Anti-umano CXCR5-BV750 | BD | 747111 | 1 |
| Brilliant Stain Buffer Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| 18 μ L miscela per pozzetto per i recettori delle chemochine; Aggiungere diretto alle cellule con il tampone | |||
| Miscela di altri anticorpi di superficie | μ L/pozzo | ||
| Anti-umano CD103-BUV661 | BD | 749993 2.5 | |
| Anti-umano CD14-Spark Blue 550 | BioLegend | 367148 2.5 | |
| Anti-umano CD19-Spark NIR 685 | BioLegend | 302270 | 2.5 |
| Anti-umano CD25-BB515 | BD | 564467 | 10 |
| Anti-umano CD27- Super Bright 436 | Thermo | 62-0279-42 | 5 |
| Anti-umano CD3-BV510 | BioLegend | 344828 | 2.5 |
| Anti-umano CD38 APC-Fire810 | BioLegend | 303550 | 1 |
| Anti-umano CD4 CF YG584 | Cytek | R7-20041 | 2.5 |
| Anti-umano CD45RA-BUV395 | BD | 740315 | 0.6 |
| Anti-umano CD56-BUV737 | BD | 612766 | 3.5 |
| Anti-umano CD57-FITC | BioLegend | 359604 | 1.2 |
| Anti-umano CD69-BUV563 | BD | 748764 | 1 |
| Anti-umano CD8-BUV805 | BD | 612889 | 1.2 |
| Anti-umano FAS-BB700 | BD | 566542 | 0.6 |
| Anti-umano HLA-DR APC-Fire 750 | BioLegend | 307658 | 2 |
| Anti-umano PD1-BV785 | BioLegend | 329929 | 1.2 |
| Anti-umano-CD45-PerCP | Thermo | MHCD4531 | 1.2 |
| Brilliant Stain Buffer Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| FACS buffer | 61 | ||
| 112 μ L miscela per pozzetto per altri anticorpi di superficie; Aggiungere direttamente al tampone di blocco dei monociti (50 μ L) e il mix di recettori per le chemochine (18 μ L, 50+18+112 = 180 μ L in totale per pozzetto) | |||
| Anticorpi intracellulari contro le citochine per pannello di citochine | μ L/pozzo | ||
| Anti-umano Granzyme B-PE | BD | 561142 1 | |
| Anti-umano IL10-PE-Dazzle 594 | BioLegend | 506812 1 | |
| Anti-umano IL17A-BV605 | BioLegend | 512326 | 1 |
| Anti-umano IL2-BV650 | BioLegend | 500334 | 3 |
| Anti-umano IL21- Alexa Fluor 647 | BD | 560493 | 10 |
| Anti-umano IL4-PerCP Cy5.5 | BD | 561234 | 1 |
| Anti-umano Perforin-APC | BioLegend | 353312 | 2.5 |
| Anti-umano TNFa-PE-Cy7 | BioLegend | 502930 | 0.1 |
| Anti-IFNγ-Pacific Blue | BioLegend | 502522 | 1 |
| SAv-BUV615 | BD | 613013 | 0.25 |
| Brilliant Stain Buffer Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| 1x tampone di permeabilizzazione | eBioscience | 00-5523-00 | 19.15 |
| (50 μ L miscela per pozzetto) | |||
| Anticorpi e altri reggenti per il fattore di trascrizione panel | |||
| CD40 Antibody, anti-umano | Miltenyi Biotec | 130-094-133 | 0,5 μ g/mL di terreno di coltura per la concentrazione di lavoro |
| colorazione Live Dead | 100 μ L miscela per pozzetto | ||
| LIVE DEAD Blue | Thermo | L23105 | 1 : 800, 0,125 μ L in 100 μ L PBS per pozzo. |
| tampone bloccante monociti | BioLegend | 426103 | 5 μ L True Stain bloccante monociti e 45 μ L tampone FACS per anticorpi well |
| Surface per il fattore di trascrizione panel | |||
| Chemokine receptors mix | μ L/pozzo | ||
| Anti-umano CCR6-BV711 | BioLegend | 353436 | 1 |
| Anti-umano CCR7-BV421 | BioLegend | 353208 | 1 |
| Anti-umano CXCR5-BV750 | BD | 747111 | 1 |
| Brilliant Stain Buffer Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| 13 μ L miscela per pozzetto | |||
| Altra miscela di anticorpi di superficie | μ L/pozzo | ||
| Anti-umano 4-1BB-PE-CY7 | BioLegend | 309818 2.5 | |
| Anti-umano CD14-Spark Blue 550 | BioLegend | 367148 | 2.5 |
| Anti-umano CD19-Spark NIR 685 | BioLegend | 302270 | 2.5 |
| Anti-umano CD200-PerCP-eFluor 710 | ThermoFisher | 46-9200-42 | 2.5 |
| Anti-umano CD25-PE-Cy5 | BioLegend | 302608 | 5 |
| Anti-umano CD3-BV510 | BioLegend | 344828 | 2.5 |
| Anti-umano CD38-APC-Fire810 | BioLegend | 303550 | 1 |
| Anti-umano CD4-Pacific Blue | BioLegend | 317423 | 1 |
| Anti-umano CD40L-PE | BD | 557299 15 | |
| Anti-umano CD45RA-BUV395 | BD | 740315 | 0.6 |
| Anti-umano CD56-BUV737 | BD | 612766 | 3.5 |
| Anti-umano CD69-BUV650 | BioLegend | 310934 | 2.5 |
| Anti-umano CD8-BUV805 | BD | 612889 | 1.2 |
| Anti-umano HLA-DR APC-Fire 750 | BioLegend | 307658 | 2 |
| Anti-umano ICOS-BUV563 | BD | 741421 | 1.2 |
| Anti-umano OX40-APC | BioLegend | 350008 | 5 |
| Anti-umano PD1-BV785 | BioLegend | 329929 | 1.2 |
| Anti-umano-CD45-PerCP | Thermo | MHCD4531 | 1.2 |
| Brilliant Stain Buffer Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| FACS tampone | 54.1 | ||
| 117 μ L miscela per pozzetto per altri anticorpi di superficie; Aggiungi direttamente al blocco di monociti tampone (50 μ L) e il mix di recettori delle chemochine (13 μ L, 50+13+117 = 180 μ L in totale per pozzetto) | |||
| Anticorpi del fattore di trascrizione per il pannello del fattore di trascrizione | μ L/pozzo | ||
| Anti-umano T-bet-BV605 | BioLegend | 644817 | 4 |
| Anti-umano Bcl6-PE-CF594 | BD | 562401 | 4 |
| Anti-umano FoxP3-Alexa Fluor 488 | BD | 560887 | 1.6 |
| Anti-umano GATA3-BB700 | BD | 566642 | 2 |
| Anti-umano Ki67-Alexa Fluor 700 | BD | 561277 | 0.4 |
| Anti-umano Rorgt-Alexa Fluor 647 | BD | 563620 | 2 |
| Brilliant Stain Buffer Plus (RUO) | BD | 566385 | 10 |
| 1 x Tampone di permeabilizzazione | eBioscience | 00-5523-00 | 16 |
| 40 μ L mix per well | |||
| Software e pacchetti per analisi non supervisionate | |||
| Software/package | Version | Source | |
| 1 | data.table | 1.16.2 | La rete completa di archiviazione R |
| 2 | FlowJO | 10.9.0 | Becton, Dickinson and Company |
| 3 | pheatmap | 1.0.12 | La rete completa di archivi R |
| 4 | R | 4.3.2 | La rete completa di archivi R |
| 5 | readxl | 1.4.3 | La rete completa di archivi R |
| 6 | Rstudio | 2023.12.1+402 | Posit PBC |
| 7 | Seurat | 5.1.0 | La rete completa di archivi R |
| 8 | SeuratData | 0.2.2.9001 | La rete completa di archiviazione R |
| 9 | SpectroFlo | 3.0 | Cytek |
| 10 | tidyverse | 2.0.0 | La rete completa di archiviazione R |
| 11 | viridis | 0.6.5 | La rete completa di archiviazione R |
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