Per studiare gli effetti di diverse intensità di stimolazione con anti-CD3 sull'attivazione dei linfociti T, abbiamo isolato splenociti murini e purificato cellule T CD8+ per la coltura in vitro, quindi abbiamo eseguito saggi di attivazione dei linfociti T e analisi citofluorimetrica. Per l'analisi dei dati, i linfociti sono stati innanzitutto selezionati utilizzando una combinazione di FSC-A e SSC-A, seguita dalla selezione dei singoletti tramite FSC-H e FSC-W, e successivamente SSC-H con SSC-W. Le cellule T CD8+ vitali sono state ulteriormente selezionate impiegando CD8 insieme a un colorante vitalizio fissabile per le analisi successive (Figura 1A).
Per confermare che il sistema di stimolazione con anticorpi immobilizzati su piastra attivi efficacemente i linfociti T in vitro, abbiamo esaminato la fosforilazione della proteina ribosomiale S6 (p-S6), un indicatore consolidato dell'attività di mTORC1 e un punto di convergenza per le vie di segnalazione PI3K-mTOR e MEK-ERK MAPK a valle dell'attivazione del TCR15,16. In linea con questi risultati, abbiamo osservato un aumento dose-dipendente dei livelli di p-S6 a 6 ore dalla stimolazione, con concentrazioni crescenti di anti-CD3 (0,1–10 µg/mL) (Figura 1B), confermando così che il sistema con anti-CD3 immobilizzato su piastra attiva l'asse TCR-mTORC1-S6 in maniera dipendente dall'intensità del segnale. Questo precoce evento di fosforilazione è coerente con l'attivazione di vie metaboliche dipendenti da mTORC1, che sostengono la successiva proliferazione dei linfociti T e la loro differenziazione in cellule effettrici.
La proliferazione cellulare è stata valutata mediante citometria a flusso di diluizione del CTV dopo stimolazione del TCR con concentrazioni crescenti di anti-CD3 (0,1–10 µg/mL) in tre punti temporali successivi alla stimolazione: 6, 36 e 48 h. Nel precoce punto temporale di segnalazione a 6 h, si è osservata solo una minima diluizione proliferativa in tutte le condizioni di stimolazione. A 36 h, il gruppo con stimolazione a basso dosaggio (0,1 µg/mL) non ha ancora indotto un'espansione clonale apprezzabile, mentre i gruppi con stimolazione intermedia e ad alto dosaggio hanno mostrato picchi ben definiti di diluizione del CTV (5 e 10 µg/mL), indicando l'inizio del progresso del ciclo cellulare. A 48 h, le fenotipologie proliferative differenziali in funzione delle concentrazioni di stimolazione erano le più marcate. Una debole stimolazione del TCR (0,1 µg/mL) ha prodotto solo l'1,25% di cellule in proliferazione e un singolo picco di CTV non diluito, indicando un'attivazione subottimale. La stimolazione intermedia (1–5 µg/mL) ha indotto tre picchi di divisione ben risolti, con frazioni proliferanti crescenti dal 70,8% all'84,0%. La stimolazione intensa (10 µg/mL) ha raggiunto la frazione proliferante più elevata (89,5%), mostrando il numero massimo di generazioni di divisione e dimostrando il raggiungimento della saturazione della proliferazione (Figura 2).
Abbiamo successivamente esaminato l'espressione dei marcatori precoci di attivazione CD69 e CD25. In particolare, lo studio ha rivelato un rapido e dose-dipendente aumento dell'espressione di CD69, basato sull'intensità di fluorescenza mediana (MFI). In condizioni di stimolazione intermedia e forte (5 e 10 µg/mL), CD69 è risultato rapidamente aumentato a 24 h, seguito da un graduale declino tra 24 e 36 h. Tuttavia, in condizioni di stimolazione debole (0,1, 0,5 e 1 µg/mL), CD69 è risultato progressivamente aumentato durante l'intera finestra di stimolazione. Il profilo cinetico di espressione di CD69 sopra descritto è coerente con il suo ruolo come marcatore precoce di attivazione dei linfociti T (Figura 3A)17. In modo interessante, abbiamo osservato che l'espressione di CD25 mostrava un incremento progressivo in maniera dose- e tempo-dipendente (Figura 3B). In accordo con studi precedenti, l'upregolazione di CD25 risultava più lenta rispetto a quella di CD69, specialmente in seguito a stimolazione ottimale18,19.
Per approfondire l'effetto regolatorio dell'intensità della stimolazione del TCR sull'espressione dei recettori inibitori e delle molecole co-stimolatorie nei linfociti T CD8+, abbiamo esaminato i livelli di espressione di PD-1 e ICOS. L'espressione indotta di PD-1 dipende da una stimolazione del TCR ad alta intensità. Nel gruppo con stimolazione a bassa intensità (0,5–1 µg/mL), PD-1 è stato espresso a livelli bassi per tutta la durata del periodo di stimolazione. Al contrario, nel gruppo con stimolazione a intensità media-alta (5–10 µg/mL), l'espressione di PD-1 è aumentata gradualmente a partire da 10 h e ha raggiunto il picco a 36 h (Figura 4A). Anche l'espressione di ICOS è aumentata in modo proporzionale all'intensità della stimolazione, raggiungendo il livello massimo a 5–10 µg/mL a 36 h (Figura 4B). Questi risultati indicano che una stimolazione del TCR ad alta intensità può aumentare significativamente i livelli di espressione di PD-1 e ICOS.
Infine, abbiamo esaminato la capacità funzionale delle cellule T stimolate mediante restimolazione con PMA e ionomicina a 24 h e 48 h dalla stimolazione. A 24 h, abbiamo quantificato la produzione di TNF-α e Granzima B e osservato che le frequenze di cellule TNF-α+, Granzima B+ e TNF-α+Granzima B+ aumentavano gradualmente in modo dipendente dalla dose di anti-CD3 (Figura 5A, B). In modo coerente, anche il valore MFI di TNF-α e Granzima B mostrava un incremento dipendente dalla concentrazione, raggiungendo il massimo in condizioni di stimolazione intensa (10 µg/mL) (Figura 5C), indicando una differenziazione precoce in cellule effettrici dipendente dall'intensità del segnale del recettore per il TCR. A 48 h, tuttavia, questo andamento si invertiva in modo evidente. Concentrazioni più elevate di anti-CD3 riducevano significativamente la percentuale di cellule TNF-α+Granzima B+ e riducevano l'espressione delle molecole effettrici a livello cellulare.
Tutti i dati mostrati sono rappresentativi di 3 esperimenti indipendenti. Le analisi statistiche sono state eseguite mediante ANOVA a una o due vie con test post-hoc di Tukey; i dati sono espressi come media ± SEM. La vitalità cellulare ha superato costantemente il 90% e sono stati acquisiti almeno 1 × 104 eventi di linfociti T CD8+ vitali per campione.

Figura 1: Attivazione in vitro e analisi citometrica in flusso di CD8+ Cellule T (A) CD8 purificati+ I linfociti T provenienti da splenociti di topo sono stati stimolati in vitro con concentrazioni variabili di anti-CD3 (0,1–10 µg/mL) combinato con una concentrazione fissa di anti-CD28 (1 µg/mL) per 6-48 h, seguita da analisi citofluorimetrica dell'attivazione cellulare. I detriti cellulari sono stati esclusi mediante selezione in base allo scatter anteriore (FSC) e allo scatter laterale (SSC), le coppie cellulari sono state escluse mediante gating dei singoletti, e le cellule CD8 positive, negative per il colorante vitale fissabile+ I linfociti T sono stati infine selezionati per le analisi successive.BFosforilazione della proteina ribosomiale S6 (p-S6) in CD8+ Linfciti T a 6 h dallo stimolo con concentrazioni indicate di anti-CD3 (0,1–10 µg/mL) più anti-CD28 costante (1 µg/mL). Istogramma rappresentativo (a sinistra) e sintesi dell'MFI (a destra). I grafici di citometria a flusso sono rappresentativi di 3 esperimenti indipendenti. I dati mostrano la media ± SEM. Statistica: ANOVA a una via con misure ripetute con test post-hoc di Tukey. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001, ****P < 0,0001; ns, non significativo. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Analisi della proliferazione basata sul colorante violetto per il tracciamento della proliferazione (CTV) di linfociti T CD8+ primari di topo in condizioni di stimolazione TCR graduata. I linfociti T CD8+ marcati con CTV sono stati stimolati in vitro con anti-CD3 a concentrazioni graduali comprese tra 0,1 e 10 µg/mL per un periodo da 6 a 48 ore. La proliferazione cellulare è stata valutata in base alla diluizione e all'attenuazione della fluorescenza del CTV nei linfociti T CD8+ mediante analisi citofluorimetrica. Gli istogrammi mostrano la distribuzione della fluorescenza del CTV per ciascun gruppo di concentrazione, con la percentuale di cellule che hanno subito una o più divisioni indicata. I grafici della citometria a flusso sono rappresentativi di 3 esperimenti indipendenti. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 3: Cinetiche di espressione dei marcatori precoci di attivazione CD69 e CD25 su linfociti T CD8+ dopo stimolazione con anti-CD3. Linfociti T CD8+ naïve sono stati stimolati con anti-CD3 legato alla piastra alle concentrazioni indicate (0,1–10 µg/mL) in aggiunta a anti-CD28 costante (1 µg/mL). L'espressione di CD69 è stata misurata a 6, 12, 24 e 36 ore; CD25 a 10, 12, 24 e 36 ore ed analizzata mediante citometria a flusso. I pannelli a sinistra mostrano istogrammi rappresentativi ai tempi indicati; i pannelli a destra mostrano le variazioni dinamiche dell'MFI nel tempo. (A) CD69. (B) CD25. I grafici di citometria a flusso sono rappresentativi di 3 esperimenti indipendenti. I dati mostrano la media ± SEM. Analisi statistiche: ANOVA a due vie con misure ripetute e test post-hoc di Tukey. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ****P < 0,0001; ns, non significativo. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 4: Cinetica di espressione del recettore inibitorio PD-1 e della molecola co-stimolatoria ICOS su linfociti T CD8+ dopo stimolazione con anti-CD3. Linfociti T CD8+ naïve sono stati stimolati con anti-CD3 legato alla piastra alle concentrazioni indicate (0,1–10 µg/mL) in aggiunta a anti-CD28 costante (1 µg/mL). Le cellule sono state raccolte a 10, 12, 24 e 36 ore e analizzate mediante citometria a flusso. I pannelli a sinistra mostrano istogrammi rappresentativi ai diversi tempi indicati; i pannelli a destra mostrano le variazioni dinamiche dell'MFI nel tempo. (A) PD-1. (B) ICOS. I grafici di citometria a flusso sono rappresentativi di 3 esperimenti indipendenti. I dati mostrano la media ± SEM. Analisi statistiche: ANOVA a due vie con misure ripetute e test post-hoc di Tukey. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ****P < 0,0001; ns, non significativo. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 5: La produzione intracellulare di citochine da parte delle cellule T CD8+ dipende dall'intensità del TCR. Cellule T CD8+ naive sono state stimolate con concentrazioni crescenti di anti-CD3 (0,1–10 µg/mL) più anti-CD28 costante (1 µg/mL). A 24 h e 48 h dallo stimolo, le cellule sono state raccolte dopo un'incubazione di 5 h con inibitori del trasporto proteico (monensina e brefeldina A) in presenza di PMA e ionomicina, per bloccare la secrezione di citochine e consentire l'accumulo intracellulare. (A) I grafici a contorno mostrano le frequenze di cellule positive per TNF-α e granzima B a ciascuna concentrazione e punto temporale indicati. Le cellule non stimolate sono state utilizzate come controllo negativo. (B) Le proporzioni di cellule TNF-α+, granzima B+ e TNF-α+ granzima B+. (C) Il valore medio di intensità di fluorescenza (MFI) di TNF-α e granzima B. I grafici di citometria a flusso sono rappresentativi di 3 esperimenti indipendenti. I dati mostrano la media ± SEM. Analisi statistica: ANOVA a due vie con misure ripetute e test post-hoc di Tukey. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ****P < 0,0001; ns, non significativo. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.