方法論記事

糖尿病CD4の養子移入+ T細胞によるマウスの加速された1型糖尿病の誘導

DOI：

10.3791/50389

⸱

2013年5月6日

 , 
1Department of Microbiology & Immunology, Pennsylvania State University College of Medicine

この記事について

サマリー

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私たちは、膵島抗原特異、プライマリーCD4 + T細胞の養子移入によって2週間以内に、マウスにおける1型糖尿病（T1D）を誘導するための再現可能な方法を提供する。

要約

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非肥満糖尿病（NOD）マウスは自発的に生後12週間後に自己免疫性糖尿病を開発し、人間の1型糖尿病（T1D）の中で最も広範囲に研究の動物モデルである。照射レシピエントマウスでセル転送研究はT細胞が、このモデルでT1D発症に極めて重要であることを確立した。我々は、本明細書に急速に精製され、プライマリCD4 +膵島特異的T細胞受容体（TCR）NOD.SCIDレシピエントマウスへのBDC2.5トランスジェニック前糖尿病NODマウス由来のT細胞の養子免疫伝達によってT1D誘導するための簡単​​な方法を述べる。糖尿病誘発T細胞の単離および養子移入は、同じ日以内に完了することができるこの技術の主な利点は、受信者の照射が必要とされないし、T1Dの高い発生率は、T細胞の転送後2週間以内に誘発される。したがって、T1Dにおける病因および治療介入の研究では、不均一なT細胞集団またはクローンに頼る方法よりも速い速度で進むことができます糖尿病NODマウス由来。

概要

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NODマウスは、自発的に自己免疫性糖尿病を発症し、広く人間T1D 1,2のための動物モデルとして使用されている。 NODマウスにおけるT1Dの病因は、T細胞とB細胞が続き、樹状細胞やマクロファージによるランゲルハンスの膵島の、生後3-4週で始まる、浸潤によって特徴付けられる。非破壊ペリ膵島炎のこの段階では、3歳の4〜6ヶ月まであからさまな糖尿病になり、インスリン産生膵β細胞の遅い、進行性の破壊につながる。 4,5脾細胞、CD4 +糖尿病NODマウスからの6,7またはCD8 + 8,9 T細胞の転送は、膵島反応性T細胞がT1D病因において中心的な役割を果たすことを示す、免疫不全NODマウスにおいて糖尿病を媒介することが示されている。実験条件に応じて、糖尿病は、これらの研究で数週間にわたって、徐々にレシピエントマウスで開発された。同様に、様々なT細胞クローンは時間とコストがかかることによって導出糖尿病誘発T細胞の培養は、数週間レシピエントマウス7,10への移行後に糖尿病を媒介することが報告されている。 CD4-CD8または拘束性糖尿病誘発T細胞クローンに由来するTCRを発現するトランスジェニックマウスの可用性と、いくつかの研究室は、その後、例えば、マウスからの脾臓T細胞は、レシピエント11-13に糖尿病を転送することができたことを示している。具体的には、BDC2.5 NODマウスは、クロモグラニンA、膵β細胞におけるタンパク質14-16に特異的なTCR BDC2.5、トランスジェニックである。あからさまに糖尿病または前糖尿病BDC2.5マウスからin vitroで活性化または非活性化の全体または画し脾臓細胞での転送効率を11,17-19を変えることで、新生児や免疫不全NODマウスに糖尿病を譲渡。

私たちは、精製されたトランスジェニックCD4を利用し簡単な方法+高効率とconsisteでレシピエントマウスにT1D誘導する前糖尿病BDC2.5マウスからT細胞を記述NCY。トランスジェニックTCRVβ4鎖を発現するナイーブ、膵島抗原特異的CD4 + T細胞はCD4ための蛍光活性化細胞選別（FACS）によって、これらのマウスから単離され+ CD62L + T細胞の多数。精製されたトランスジェニックT細胞を、次いで、官能性T細胞およびB細胞を欠き、膵島炎および糖尿病フリー20アールNOD.SCIDマウスに活性化せずに転送される。レシピエントマウスはT細胞移入後2週間以内に急速に発達T1Dを示す尿糖濃度の上昇のために監視されています。

他の方法とは対照的に不均一な特異性を有する糖尿病誘発性T細胞を移すことを、我々のプロトコルは、FACSソートしたCD4 +ほぼ独占的に糖尿病BDC2.5 TCRを発現したT細胞を使用しています。彼らの均質性に起因して、移入されたT細胞（〜1×10 6細胞/マウス）のほんの数は100％の発生率で2週間以内に急速T1D開発のために必要とされる。我々のプロトコルの別の利点は、irradiatioあるレシピエントマウスのnが、それはいくつかの他の方法のためにあるようにする必要はありません。この方法の潜在的な制限は、糖尿病の両方のCD4とCD8 T細胞サブセットまたは特にCD8 T細胞の寄与の調査を許可していないということです。

記述されたプロトコルは、ナイーブ、単一特異的CD4 +標的臓器への膵島抗原特異Th細胞のホーミングに介入するT細胞と同様に、治療戦略により仲介急速T1D開発を研究するために有用であろう。

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プロトコル

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1。 BDC2.5マウスの脾臓およびリンパ節由来のT細胞の単離

  1. 糖尿病誘発性CD4 + T細胞のドナーとして6週齢前糖尿病女性BDC2.5マウスを使用してください。尿糖測定（下記参照）によって決定されたマウスは糖尿病フリーでなければなりません。
  2. CO 2窒息を使用して、各マウスを安楽死させると脾臓を除去し、無菌条件下で腋窩と上腕リンパ節。脾臓を削除するには、70％エタノールで毛皮を浸し、その後カットして肌を撤回。脾臓は、マウスの左側にある暗赤色器官として見えるようになります。小さなハサミを使って腹膜に1インチ切開を加え、そっと小さなピンセットで中央に脾臓を把握する。慎重にできるだけ結合組織および添付脂肪をトリミングおよび脾臓を除去。
  3. 氷上で15 mlコニカルチューブに10ミリリットルダルベッコ修飾イーグル培地（DMEM）中で脾臓とリンパ節を収集します。
  4. 第を使用して、単一細胞懸濁液を調製しプランジ​​ャが優しく同じ50ミリリットルコニカルチューブに70μmのセルストレーナー（こしにつき1脾臓、ストレーナ当たり4-6リンパ節）を通ってリンパ器官を押して滅菌を10mlの注射器の電子終わり。

プロセス中に、ストレーナからの細胞の回収を最大化するために1ミリリットルDMEMで数回各ストレーナーをすすいでください。

  1. 室温で7分間300-400 XGで15 mlコニカルチューブと遠心分離機に50ミリリットルコニカルチューブから採取した細胞を移す。
  2. 赤血球を溶解するために、上清を捨て5mlの塩化アンモニウムカリウム（ACK）緩衝液（pH7.2）中で細胞を再懸濁、及び5分間RTでACK細胞懸濁液をインキュベートする。
  3. ACK-細胞懸濁液にDMEMを10mlを加え、上記のようにチューブを遠心。一回10ミリリットルDMEMで細胞ペレットを洗浄します。

2。糖尿病CD4の蛍光活性化細胞選別BDC2.5 +マウスからのT細胞

  1. 5ミリリットルFACS s内の再懸濁細胞バッファ寧トリパンブルー色素排除により生存細胞の数（位相差顕微鏡と血球計数器を用いて）数える。
  2. FACS緩衝液を用いて、5×10 7細胞/ mlの細胞懸濁液の音量を調節する。 〜1染色コントロールあたり×10 6細胞（染色1いや、3つのシングル汚れ）を取り外します。非活性化されたトランスジェニックCD4 +抗CD4とT細胞（APC）、抗TCRVβ4（FITC）及び15 mlチューブ中の抗CD62L（PE）モノクローナル抗体（モノクローナル）のためのサンプルを染色。暗闇の中で4℃で20〜30分間、製造元が推奨するのmAb濃度°Cを用いた細胞染色を行う。
  3. > 3X染色反応音量でサンプルし、FACSバッファーを持つ単一の染色コントロールを洗ってください。 （1-2×10 7細胞/サンプルをソートするためのMLと300μlの単染色コントロール用）と氷の上で店の隣まで300-400 xgでチューブを遠心、上清を除去し、FACSバッファーで細胞を再懸濁ステップ。
  4. 35μmのセルを介して細胞サンプルを渡す細胞塊を除去するストレーナーキャップチューブ。訓練されたオペレータとセルソーターでCD4 + TCRVβ4+ CD62L +細胞のためのサンプルをソートします。を15mlチューブに3ミリリットルDMEMに選別された細胞を収集します。 2×10 4合計イベント/秒のソート率で1.5×10 8細胞（3ドナーマウスから得られた細胞の概数）ソートするには、セットアップを含む2.5-3時間を許可します。 〜2.5×10 6非活性ジェニックCD4 +細胞選別後のマウス当たりT細胞を期待しています。
  5. ソートの末尾に選別された細胞の絶対数を記録し、300から400×gで7分間のためにそれらを遠心。上清を廃棄し、再懸濁細胞（2×10 6細胞/ ml）中の滅菌リン酸緩衝養子T細胞転送用生理食塩水（PBS）マグネシウム（Mg 2 + / Ca 2 +の自由）。

3。糖尿病CD4の養子移入+ BDC2.5マウス由来のT細胞

  1. 再懸濁FACS精製CD4優しく、1ミリリットルの注射器と18-1½ゲージ針を用いて+1ミリリットルのシリンジをT細胞とをロードします。注射の準備のために、27½ゲージ針で18-1½ゲージの針を交換してください。
  2. 彼らはグルーミング行動を示すまで加熱ランプに6-8週齢の雌NOD.SCIDレシピエントマウスを公開します。
  3. 拘束のレシピエントマウスを抑制し、注射部位を消毒するために70％（v / v）のエタノールで自分の尾を拭いてください。
  4. 外側尾静脈のいずれかに1〜2×10 6 FACS選別された細胞/マウスを（最大で500μlのPBS）に注入します。

プランジ​​ャーを無理に押し込まないでください。針が静脈に適切に配​​置されている場合は、注入はほとんど抵抗なく行われる。

4。高血糖のためにレシピエントマウスの監視とT1D

  1. T細胞移入後5日から開始して、NOD.SCIDレシピエントマウスは、製造業者の指示に従って、試薬ストリップ（バイエルDiastix）を使用して、上昇した尿糖を毎日監視される。二つの連続urin持つマウス電子グルコース測定値は> 250ミリグラム/ dlと、糖尿病と考えられている。

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結果

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我々の結果は、このような膵臓リンパ節などの二次リンパ器官への家へのT細胞のために重要であるCD62Lを発現するトランスジェニックBDC2.5細胞の単離を示す。今回の知見は、さらに急速に転送し、効率的にNOD.SCIDレシピエントマウスにT1Dにするには、この単一特異的T細胞集団の強力な能力を実証する。

糖尿病CD4 + BDC2.5マウス由来のT細胞の単離は、図2に示されている。プールした脾臓およびリンパ節から約5×10 7個の細胞を、細胞選別前のドナーマウス当たり得た。フローサイトメトリーソート続いて、〜2.5×10 6個のトランスジェニックナイーブCD4 + T細胞（CD4 + TCRVβ4+ CD62L +）が表示されたゲーティング戦略を使用して、各BDC2.5ドナーマウスから得た。

CD4 + TCRVβ4+ CD62L +細胞（〜1×10 6細胞/マウス）の少数の予想どおり、養子移入すべてNOD...

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ディスカッション

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T1Dは、糖尿病のNODマウスの糖尿病又はT細胞クローンに由来するTCRトランスジェニックマウスからの脾臓細胞全体またはT細胞サブセットの養子移入することにより効率を変化させることで、レシピエントマウスに誘導することができる。我々はここにNOD.SCIDマウスにFACS精製CD62L + BDC2.5ジェニックCD4 + T細胞を転送することにより、100％の発生率で2週間以内に、レシピエントマウスにT1D誘導するための再現性のある方法を報告する。

BDC2.5 T細胞伝達モデルの特定の利点は、自発的な糖尿病カ月、最大糖尿病誘発T細胞サブセットまたはT細胞クローンによる糖尿病の転送のために数週間に比べT1Dの非常に短い誘導時間を含み、ここで説明した。また、その均一性に起因し、BDC2.5トランスジェニックT細胞を精製したわずかな数は、高効率及び一貫性T1D転送するために必要とされる。従来のtraにBDC2.5ジェニックT細胞のin vitroでの活性化のいくつかの他の T細胞転送方法とは対照的に、nsfer...

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開示事項

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すべてのマウスは、ペンシルベニア州立大学の動物実験のガイドラインに準拠し、委員会を設置し、使用中の薬の特定病原体フリー（SPF）施設のペンシルベニア州立大学で飼育した。

著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。

謝辞

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私たちは、博士に感謝します。有益なコメントをロバートBonneauとニールクリステンセン。

この作品は、医学資金のペンシルバニア州立大学によってサポートされていました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
BDC 2.5 TCRトランスジェニックNODマウス(NOD.CG-TG(TCR&アルファ;BDC 2.5、TCRβBDC 2.5)JAX004460
NOD.SCIDマウス(NOD.CB17-Prkdcscid/J)JAX001303
Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM)Themo ScientificSH30022.01
Bayer DiastixFisher ScientificAM2803
15 ml コニカルチューブファルコン352095
50 ml コニカルチューブファルコン352070
滅菌外科用ピンセット
滅菌済み小型ペアハサミ
滅菌済み大型ペアハサミ
70 μm細胞ストレーナーFisher Scientific22363548
35 μm細胞ストレーナーキャップチューブBD Biosciences352235
Ammonium-Chloride-Potassium (ACK) buffer0.15 M NH4Cl, 1 mM KHCO3, 0.1 mM Na2EDTA, pH 7.2 in dH2
BD FACSFlowTM シース液BD Biosciences342003
FACS 染色緩衝液PBS、0.2 mM EDTA、0.5% BSA/FCS、フィルター滅菌
位相差顕微鏡
トリパンブルー
血球計算盤
抗CD4 (APC) mAbバイオレジェンド1005616クローン RM4-5
抗TCR Vβ4 (FITC) mAbBD Biosciences553365クローン KT4
抗CD62L (PE) mAbBD Biosciences553151クローン MEL-14
セルソーターBD Biosciencese.g. BD FACSAria III
ヒートランプ
マウス レストレイン
1 ml シリンジベクトン ディキンソン309602
18-1½ ゲージ針 (滅菌)Becton Dickinson305196
27½ ゲージ針 (滅菌)Becton Dickinson305109
O

参考文献

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  1. Makino, S., et al. Breeding of a non-obese, diabetic strain of mice. Jikken Dobutsu. 29, 1-13 (1980).
  2. van Belle, T. L., Coppieters, K. T., von Herrath, M. G. Type 1 diabetes: etiology, immunology, and therapeutic strategies. Physiol. Rev. 91, 79-118 (2011).
  3. Delovitch, T. L., Singh, B. The nonobese diabetic mouse as a model of autoimmune diabetes: immune dysregulation gets the NOD. Immunity. 7, 727-738 (1997).
  4. Wicker, L. S., Miller, B. J., Mullen, Y. Transfer of autoimmune diabetes mellitus with splenocytes from nonobese diabetic (NOD) mice. Diabetes. 35, 855-860 (1986).
  5. Bendelac, A., Carnaud, C., Boitard, C., Bach, J. F. Syngeneic transfer of autoimmune diabetes from diabetic NOD mice to healthy neonates. Requirement for both L3T4+ and Lyt-2+ T cells. J. Exp. Med. 166, 823-833 (1987).
  6. Haskins, K., McDuffie, M. Acceleration of diabetes in young NOD mice with a CD4+ islet-specific T cell clone. Science. 249, 1433-1436 (1990).
  7. Christianson, S. W., Shultz, L. D., Leiter, E. H. Adoptive transfer of diabetes into immunodeficient NOD-scid/scid mice. Relative contributions of CD4+ and CD8+ T-cells from diabetic versus prediabetic NOD.NON-Thy-1a donors. Diabetes. 42, 44-55 (1993).
  8. Wicker, L. S., Todd, J. A., Peterson, L. B. Genetic control of autoimmune diabetes in the NOD mouse. Annual Reviews in Immunology. 13, 179-200 (1995).
  9. Serreze, D. V., et al. MHC class I-mediated antigen presentation and induction of CD8+ cytotoxic T-cell responses in autoimmune diabetes-prone NOD mice. Diabetes. 45, 902-908 (1996).
  10. Milton, M. J., Poulin, M., Mathews, C., Piganelli, J. D. Generation, maintenance, and adoptive transfer of diabetogenic T-cell lines/clones from the nonobese diabetic mouse. Methods Mol. Med. 102, 213-225 (2004).
  11. Kurrer, M. O., Pakala, S. V., Hanson, H. L., Katz, J. D. Beta cell apoptosis in T cell-mediated autoimmune diabetes. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 213-218 (1997).
  12. Amrani, A., et al. Perforin-independent beta-cell destruction by diabetogenic CD8(+) T lymphocytes in transgenic nonobese diabetic mice. J. Clin. Invest. 103, 1201-1209 (1999).
  13. Dobbs, C., Haskins, K. Comparison of a T cell clone and of T cells from a TCR transgenic mouse: TCR transgenic T cells specific for self-antigen are atypical. J. Immunol. 166, 2495-2504 (2001).
  14. Haskins, K., Portas, M., Bradley, B., Wegmann, D., Lafferty, K. T-lymphocyte clone specific for pancreatic islet antigen. Diabetes. 37, 1444-1448 (1988).
  15. Katz, J. D., Wang, B., Haskins, K., Benoist, C., Mathis, D. Following a diabetogenic T cell from genesis through pathogenesis. Cell. 74, 1089-1100 (1993).
  16. Stadinski, B. D., et al. Chromogranin A is an autoantigen in type 1 diabetes. Nat. Immunol. 11, 225-231 (2010).
  17. Luhder, F., Chambers, C., Allison, J. P., Benoist, C., Mathis, D. Pinpointing when T cell costimulatory receptor CTLA-4 must be engaged to dampen diabetogenic T cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 12204-12209 (2000).
  18. Tang, Q., et al. In vitro-expanded antigen-specific regulatory T cells suppress autoimmune diabetes. J. Exp. Med. 199, 1455-1465 (2004).
  19. Calderon, B., Suri, A., Pan, X. O., Mills, J. C., Unanue, E. R. IFN-gamma-dependent regulatory circuits in immune inflammation highlighted in diabetes. J. Immunol. 181, 6964-6974 (2008).
  20. Shultz, L. D., et al. Multiple defects in innate and adaptive immunologic function in NOD/LtSz-scid mice. J. Immunol. 154, 180-191 (1995).
  21. Waldner, H., Sobel, R. A., Price, N., Kuchroo, V. K. The autoimmune diabetes locus Idd9 regulates development of type 1 diabetes by affecting the homing of islet-specific T cells. J. Immunol. 176, 5455-5462 (2006).
  22. Verdaguer, J., et al. Spontaneous autoimmune diabetes in monoclonal T cell nonobese diabetic mice. J. Exp. Med. 186, 1663-1676 (1997).
  23. Thomas, D. C., Mellanby, R. J., Phillips, J. M., Cooke, A. An early age-related increase in the frequency of CD4+ Foxp3+ cells in BDC2.5NOD mice. Immunology. 121, 565-576 (2007).
  24. Prochazka, M., Gaskins, H. R., Shultz, L. D., Leiter, E. H. The nonobese diabetic scid mouse: model for spontaneous thymomagenesis associated with immunodeficiency. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89, 3290-3294 (1992).

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TCD4 TNOD SCIDBDC2 5

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