このプロトコルは、一次マウスT細胞の単離および特定の環境条件下でのT細胞遊走のタイムラプス顕微鏡法を定量的分析とともに提供します。
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このプロトコルは、一次マウスT細胞の単離および特定の環境条件下でのT細胞遊走のタイムラプス顕微鏡法を定量的分析とともに提供します。
適応免疫応答は、病原体や異物に応答して血液、リンパ液、組織を通過するT細胞の能力に依存しています。T細胞の遊走は、ケモカイン、ケモカイン受容体、接着分子など、環境や局所免疫細胞からの多くのシグナル入力の調整を必要とする複雑なプロセスです。さらに、T細胞の運動性は、周囲のダイナミックな環境手がかりの影響を受け、活性化状態、転写状況、接着分子の発現などを変化させる可能性があります。 In vivoでは、これらの一見絡み合った要因の複雑さが、T細胞の遊走に寄与する個々のシグナルを区別することを困難にしています。このプロトコルは、T細胞の単離からコンピュータ支援分析までの一連の方法を提供し、非常に特殊な環境条件下でのT細胞の遊走をリアルタイムで評価します。これらの条件は、移動を制御するメカニズムの解明に役立ち、T細胞動態の理解を深め、動物実験では達成が困難な強力なメカニズムの証拠を提供する可能性があります。細胞遊走に影響を与える分子間相互作用をより深く理解することは、より優れた治療法を開発するために重要です。
T細胞は、適応的な抗原特異的免疫応答の主要なエフェクターです。集団レベルでは、T細胞は不均一であり、異なる特殊機能を持つ細胞サブセットで構成されています。重要なことに、CD8+ T細胞は免疫系の主要な細胞溶解エフェクターであり、感染した細胞や機能不全の細胞を直接排除します1。
成熟したCD8+ T細胞は組織内に存在し、抗原を求めて血液やリンパ管を循環します。感染中、T細胞は血液または組織中に抗原を提示され、脾臓または最も近いドレナージリンパ節に迅速に排出されて、生産的な免疫応答を開始します。いずれの場合も、T細胞は活性化され、クローン性増殖を起こし、リンパ系を離れて血液に入ります(まだそこにない場合)。この過程で、細胞内シグナル伝達は、リンパホーミング受容体のダウンレギュレーションと、組織特異的な移動に不可欠な多数のインテグリンおよびケモカイン受容体のアップレギュレーションをもたらします2。最終的に、T細胞の感染部位への直接的な移動は、インテグリンとケモカインのシグナル伝達を含む環境シグナルの収束によって駆動されます。
ケモカインは、大きく分けて2つのクラスに分類できます:(1)分化、生存、および基礎機能に不可欠な恒常性シグナルと、(2)走化性に必要なCXCL9、CXCL10、CCL3などの炎症シグナル。一般に、ケモカインは、インテグリン発現1を活性化するだけでなく、走化性と呼ばれる方向性移動を促進するシグナル勾配を作り出します。走化性は細かく制御され、感度が高く、T細胞は特定の方向や場所に導く可能性のある勾配の小さな変化に応答することができます。
これらのT細胞関連因子に加えて、遊走は細胞外マトリックス(ECM)の組成と密度によっても影響を受けます。ECMは、コラーゲンやプロテオグリカンなどのタンパク質の密集したネットワークで構成されており、T細胞上の接着性インテグリン受容体の足場となっています。インテグリンは、膜貫通型タンパク質の多様なファミリーであり、それぞれが高度に特殊化された結合ドメインと下流のシグナル伝達効果を持っています。T細胞の表面にインテグリン受容体が動的に発現することで、T細胞の変化する環境に迅速に適応することができます3。重要なことは、インテグリンはECMと細胞内細胞骨格アクチンネットワークを結合し、これらが連携してT細胞の移動に必要な推進力を生成することです。
要約すると、遊走パターンは免疫細胞の表現型または環境シグナルによって異なります。これらの複雑な生物学的プロセスは、T細胞、周囲の細胞、および局所的な感染組織の表面上のサイトカイン、ケモカイン、インテグリンの発現によって厳密に制御されています。 インビボでは、これらの遊走メカニズムは複雑であり、いくつかの相加的なシグナル4から生じる可能性がある。この複雑さにより、一見連動しているように見える変数間に因果関係を確立することは不可能な場合があります。これを克服するために、特定のケモカインシグナルに対する応答やT細胞インテグリンとECM結合タンパク質との間の相互作用など、T細胞遊走の特定の側面を研究するためのいくつかの in vitro アプローチがあります。このプロトコルは、2次元空間での in vitro 遊走アッセイと特定のT細胞遊走を分析するための計算解析ツールを使用して、マウスCD8+ T細胞を単離および活性化する方法に対応します。これらの方法は、文献に記載されている他のいくつかの細胞移動アッセイのように、高度な材料やデバイスを必要としないため、ユーザーにとって有利です。これらの方法で生成された細胞遊走データは、免疫応答の証拠を簡便な方法で提供できるため、in vivoでのさらなる情報に基づいた調査が可能になります。
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動物のプロトコルは、ロチェスター大学の動物資源に関する大学委員会によって承認されました。この研究のマウスは、ロチェスター大学の動物施設の病原体のない空間で飼育されました。本研究では、6-12週齢の雄/雌C57BL/6マウス(15-30g)を用いた。マウス組織の単離は、手を覆う手袋と鼻と口を覆うフェイスマスクを装着したベンチトップ、またはバイオセーフティキャビネット内で行うことができます。すべての細胞培養とプレート調製は、バイオセーフティキャビネットで行う必要があります。この研究で使用した試薬と機器は、 材料表に記載されています。
1. CD8+ T細胞の精製と活性化
2. 活性化したCD8+ T細胞のリフティング
3.ガラス皿の準備
4. 細胞の調製
5. タイムラプス顕微鏡
6. ソフトウェア支援によるT細胞遊走の解析
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T細胞の活性化の確認は、フローサイトメトリーによって達成でき、マウスT細胞における活性化の標準的なマーカーであるCD69およびCD44の発現増加を探します6。さらに、T細胞集団の純度は、CD3+ CD8+ T細胞のフローサイトメトリーによって決定できます。この方法では、>90%のCD8+ T細胞集団が得られます。
T細胞の遊走は、再現性があり、研究者のニーズに合わせて調整可能なソフトウェア支援の細胞追跡プログラムを使用して評価できます。実験効果を決定するために使用されるいくつかの基本的なパラメータには、細胞速度(細胞の移動速度を決定するための特定の時間あたりの移動長)、変位(移動距離、開始点から終点までの直線、細胞の移動距離を決定するため)、追跡長(移動距離、細胞が移動する距離を決定するための移動経路の全長)、 蛇行指数(MIは0から1の間にあり、移動の直線性を決定し、1 =直線)。これらのパラメータは、CXCL12でコーティングされたICAM-1ガラスに沿って這...
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in vivoでの収束シグナルの生物学的影響を理解することは困難であり、解釈は容易ではありません。本明細書に提示するプロトコルは、高度に定義された生物学的に関連性のある条件でのT細胞遊走を理解するための合理的な方法を提供する。これらの条件は、研究者の裁量に基づいて指定することができ、プロトコルは、さまざまなT細胞集団、活性化状態、および細胞表現型のニーズに合わせて変更することができます。さらに、多くのリガンドおよび受容体は、これらの定義された抗体ブロッキング7,8およびリガンド被覆ガラス処置8,9,10を通じて調べることができる。この技術は、遺伝子操作された免疫細胞を開発するための重要なプラットフォームでもあった11,12
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著者らは、すべての研究と原稿の準備は、潜在的な利益相反と解釈される可能性のある商業的または金銭的関係がない状態で行われたことを宣言します。
私たちは、これらのプロトコルの開発に時間をかけて貢献してきたKim Labの過去および現在のメンバーに感謝します。代表的なデータは、P01 AI102851/AI/NIAID NIH HHS/米国とP01 HL018208/HL/NHLBI NIH HHS/米国によって可能になりました。この出版物は、Institutional Ruth L. Kirschstein National Research Service Awardの助成金番号T32 GM135134によって部分的に可能になりました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 10 cmディッシュ | コーニング | 353003 | または同等の |
| 15 mLコニカルチューブ | ThermoFisher | 339650 | または同等の |
| 1x DPBS | Gibco | 14190144 | カルシウムおよびマグネシウムなし |
| 6ウェルプレート非TC処理 | Corning | 3736 | または同等の |
| 70 & マイクロ;m細胞ストレーナー | FisherScientific | 352350 | または同等の |
| ACK溶解バッファー | ThermoFisher | A1049201 | または同等の |
| Allegra 6KR遠心分離機 | ThermoScientific | sorvall 16R with tx400 3655ローターとバケット | または同等の |
| ベータメルカプトエタノール | Sigma | M3148 | または同等の |
| CellTrace Violet | ThermoFisher | C34571 | または同等の |
| 遠心分離機 | ThermoScientific | Sorvall ST 16R | または同等の |
| コラーゲン (IV) | コーニング | 354233 | または同等の |
| DeltaT 培養皿 .17 mm 厚ガラス 透明 | Bioptechs | 04200417C | |
| Dynabeads 羊 抗ラット IgG | Invitrogen | 11035 | |
| DynaMag 15 マグネット | ThermoFisherScientific | 12301D | または同等品 |
| Easy sep マウス T細胞単離キット | 幹細胞 | 19851 | |
| FBS | SigmaAldrich | F2442-500ML | または同等の |
| フィブロネクチン | SigmaAldrich | 10838039001 | または同等の |
| フィジー | http://fiji.sc/ | ウェブリンク | |
| フィルターキューブ | ニコンまたはオリンパス | ||
| GK1.5 | ATCC | TIB-207 | |
| HEPES | ThermoFisher | 15630080 | または同等の |
| HQ CCDカメラ | CoolSNAP | または同等の | |
| ImageJ | http://imagej.nih.gov/ij/h | weblink | |
| ImageJ自動追跡プラグイン | http://imagej.net/TrackMate | weblink | |
| ImageJ手動追跡 | https://imagej.nih.gov/ij/plugins/track/track.html | ウェブリンク | |
| L-15 | さまざまな | 材料を参照してください | ミディアムレシピ:Leibovitz'フェノールレッドを含まないL-15培地(Gibco)に1-5 g / Lグルコースを補充 |
| リーボビッツのL-15培地、フェノールレッドなし | サーモフィッシャー | 21083027 | |
| ルアーロック使い捨てシリンジ | フィッシャーサイエンティフィック | 14-955-459 | または同等の |
| リンパ球分離培地 | コーニング | 25-072-CI | または同等の |
| M5 / 114 | ATCC | TIB-120 | |
| MEM 非必須アミノ酸 | サーモフィッシャー | 11140050 | または同等の |
| 顕微鏡加熱システム | Okolab | okolab.com | カスタムデザインが利用可能 |
| ミリセルEZスライド | ミリポア | C86024 | |
| モジョソートマウス CD8+ Naïve T細胞単離キット | Biolegend | 480043 | |
| Mouse E-cadherin | R&D systems | 8875-EC-050 | または同等の |
| マウス手術解剖キット | Fisher Scientific | 13-820-096 | または同等の |
| NIS エレメント | Nikon | Software | |
| non-TC 24wp | Corning | 353047 | または同等の |
| ペニシリン-ストレプトマイシン | ThermoFisher | 15140122 | または同等の |
| プロテイン A | ThermoFisher Scientific | または同等の | |
| R9 | 各種 | 資料を見る | 中程度 レシピ: RPMI 1640x 10 % FBS、1 % 抗生物質 - 抗真菌薬 (Gibco)、20 mM HEPES バッファー (Gibco)、1 % MEM 非必須アミノ酸 (Gibco)、50 μM &β;-メルカプトエタノール (Sigma-Aldrich) |
| 組換えマウス ICAM-1 Fc キメラ | R&D systems | 796-IC-050 | または同等の |
| 組換えマウス IL2 | Biolegend | 575410 | または同等の |
| RPMI 1640x | ThermoFisher | 11875093 | または同等の |
| T ピン | Fisher Scientific | S99385 | または同等の |
| TE2000-U 顕微鏡 | Nikon | または同等の | |
| 各種 組換えマウス ケモカイン | R&Dシステム | または同等の | |
| VCAM-1 Fc chimera | R&D systems | 643-VM-050 | または同等の |
| Volocity | PerkinElmer | ソフトウェア |
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