CD8 T細胞の分化と機能をin vitroで研究するために、CD8 T細胞をマウスから分離し、既存の感染マウス膣上皮オルガノイドと長期共培養することができます。ここではこの過程を説明し、共培養時の常駐記憶T細胞マーカーの獲得状況を評価します。
方法論記事
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CD8 T細胞の分化と機能をin vitroで研究するために、CD8 T細胞をマウスから分離し、既存の感染マウス膣上皮オルガノイドと長期共培養することができます。ここではこの過程を説明し、共培養時の常駐記憶T細胞マーカーの獲得状況を評価します。
バリア粘膜組織は、レジデントT細胞の分化と機能に重要な役割を果たします。これらの組織内の多様な細胞群の中で、上皮細胞はT細胞分化の重要な推進力です。しかし、粘膜環境におけるT細胞生物学を形作る上皮由来のシグナルについての理解は限られており、これは主に特定のツールの不足と利用可能なモデルシステムの複雑さによるものです。ここでは、感染した上皮細胞とウイルス特異的CD8 T細胞間の動的相互作用をモデル化するマウス膣上皮オルガノイド-CD8 T細胞共培養システムを記述します。このプロトコルは、生理学的に関連性の高い三次元上皮微小環境内でのT細胞応答の表現型および機能的解析を可能にします。このシステムを用いて、エフェクターのCD8 T細胞が組織常駐メモリーT細胞(TRM)へと分化することを示しました。この多用途 なin vitro 培養システムは、障壁臓器における保護免疫や免疫病理を支配するCD8 T細胞分化の背後にある上皮的な手がかりの分子詳細を還元的に調査する機会を提供します。
CD8常在記憶T細胞(TRM)は、血液やリンパ組織を日常的に循環することなく末梢組織に恒久的に保持される、記憶CD8 T細胞の独特な集団です。これらのTRM細胞は、皮膚、肺、腸、生殖管などの障壁器官に戦略的に配置され、病原体や未成熟腫瘍に対する見張り役として機能します1,2。病原体検出後、CD8 TRM細胞は細胞毒性顆粒を迅速に放出して感染細胞を直接排除しつつ、同時に炎症性サイトカインを分泌して周囲の組織細胞に警告し、循環中の免疫効果器を動員して病原体拡散を抑制します。3,4。CD8 TRMの抗病原体免疫およびがん免疫療法の有効性はすでに実証されています5,6。したがって、機能的に正常なCD8 TRMをバリア粘膜組織に豊富に配置することは、ワクチンおよび免疫治療戦略にとって重要な目標です。
末梢臓器におけるCD8 TRMの形成と維持は、局所的な組織特異的プログラミングに極めて依存しています。これらの局所的な環境的手がかりには、特有の組織由来サイトカインや代謝因子、さらに組織特異的TRM同一性を強化する細胞間相互作用が含まれます7,8,9。この組織プログラミングにより、TRMは免疫監視任務の遂行において組織特異的な要求に適応できます。しかし、これらの相互作用の性質については、これらのプロセスを忠実に捉える堅牢なモデルシステムが存在しないため、不完全です。小動物モデルは非常に有益である一方で、しばしば高度に相互に絡み合った複雑な相互作用の網に悩まされており、迅速なハイスループット研究を妨げています。
ここでは、CD8 TRM分化の背後にある上皮細胞由来の手がかりの分子詳細を調査できるマウスモデルの in vitro 代替案を説明します。活性化されたCD8 T細胞と共培養する膣上皮オルガノイド(VEO)を合成することで、 in vitroでCD8 TRMを生成しました。CD8 T細胞の活性化と共培養プロセスの詳細な記述は、組織全体でのこのプロセスのより広範な採用を可能にし、前線組織におけるCD8 T細胞記憶を形成する細胞相互作用の理解を深めることにつながります。
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動物を対象としたすべての手技は、ブラウン大学の動物ケア・利用委員会(プロトコル番号22-10-0001)によって審査・承認されました。
1. 活性化プレートの基本的な設置と準備
2. 成虫マウスの二次リンパ管器官の収穫と解離
3. CD8 T細胞の濃縮と活性化
4. 活性化シグナルの除去と安静に活性化されたCD8 T細胞の投与
5. 既成マウスの膣上皮オルガノイドにウイルスを感染させる
注:オルガノイドのウイルス感染には単純ヘルペスウイルス2型(HSV-2)とリンパ球性絨毛膜膜炎ウイルス(LCMV)の両方を用いました。両者ともバイオセーフティレベル2(BSL-2)エージェントと見なされています。感染性物質に関するすべての手順は、認証済みBSL-2のバイオセーフティキャビネット内で行ってください。使用前後に70%エタノールで作業エリアを清潔にし、すべての材料は機関のバイオセーフティガイドラインに従って廃棄されます。このプロトコルでは、10以前に記載されたC57BL/6雌マウスの膣上皮から採取した膣上皮細胞からVEOを確立しました。

6. ウイルス感染済みのミズ膣上皮オルガノイドとCD8 T細胞の共培養
7. フローサイトメトリー解析のための共培養CD8 T細胞の採取
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CD8 T細胞感染オルガノイド共培養の顕微鏡的可視化
既存のマウスVEOをLCMVに感染させ、LCMV特異的CD8 T細胞と共培養しました。また、これらの共培養をHSV-2感染モデルと組み合わせてプロトコルの多様性を確立しましたが、LCMVモデルでは顕微鏡的データを示し、以下のHSV-2モデルにはT細胞分化データを含めています。LCMVは黄色蛍光タンパク質(YFP)を発現するため、感染細胞は通常の蛍光顕微鏡で可視化されます。このため、生後7日のVEOにCD8 T細胞培養の24時間前にLCMV-YFPを感染させました(図1A)。別途、LCMV特異的トランスジェニックP14 CD8 T細胞は、上記の活性化および安静プロトコルを用いて活性化されました。共培養当日に、感染したオルガノイドはBMEマトリックスから放出され、前述の適量の活性化CD8 T細胞と混合されました。この混合集団は新しいBMEマトリックスに再懸濁され、イメージングのために96ウェルプレートにプレートされました(...
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CD8 TRMは、局所的な環境の手がかりに依存して分化と維持を行います。これらの手がかりは組織特異的なプログラミングを植え付け、CD8 TRMが周囲環境に適応し、必要に応じて免疫監視の役割を果たせるようにします。残念ながら、TRMは組織から抽出後はin vitroで生存できず、詳細な解析が制限されています12,13。本プロトコルでは、CD8 T細胞を上皮細胞と共培養し、in vivo TRMに類似した表現型特徴を持つTRMへと発達させる方法を提供しました。この方法は長期的にTRMの研究に用いられるほか、他の組織、ウイルス、遺伝子改変に対応するために容易に操作可能です。
このプロトコルで最も重要な要素は細胞の健康に関するものです。共培養前にT細胞が増殖し生きている必要があります。十分に活性化され持続的なIL-2を提供していないT細胞は、IL-7やIL-15など他の生...
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著者たちには宣言すべき利害関係がありません。
この研究は国立衛生研究所助成金R01AI177704-01A1、R21AI183017-01、ブラウン大学の種子助成金(L.K.B.)、およびF31AI186444(Y.L.)によって支援されました。リンパ球絨毛膜髄膜炎ウイルスYFPを提供してくださったドリアン・B・マクガヴァーン博士(NINDS、NIH)に感謝いたします。Cytation-5画像診断およびブラウン大学フローサイトメトリーコアの支援に感謝します。フローベースのアッセイの支援にあたります。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 16%パラホルマルデヒド水溶液 | 電子顕微鏡科学 | 15710-S | |
| 24ウェルのポリスチレン非処理多孔ティスース培養プレート | VWRインターナショナル | 10861-558 | |
| 2-メルカプトエタノール | ギブコ | 21985023 | |
| 3 mL 滅菌注射器 | フィッシャー・サイエンティフィック | 14-955-457 | |
| 5 mL、nbsp;スナップキャップ、そしてnbsp;無菌・丸底ポリスチレン試験管 | ファルコン | 352058 | |
| 60mmペトリ皿 | フィッシャー・サイエンティフィック | FB0875713A | |
| 70 & mu;m無菌細胞ストレーナー | フィッシャー・サイエンティフィック | 22-363-548 | |
| 96井戸未処理ポリスチレンラウンドボトムマイクロプレート | グライナー・バイオ・ワン | 650101 | |
| 96ウェルのポリスチレン非処理多孔組織培養プレート | VWRインターナショナル | 10861-562 | |
| アルブミン牛/フラクションV(牛のアルブミン) | サーモ・サイエンティフィック・ケミカルズ | J6465518 | |
| 塩化アンモニウム | フィッシャー・サイエンティフィック | A661-500 | |
| アンホテリシンB | シグマ・オルドリッチ | A9528-100MG | |
| B-27補足 | ギブコ | 17504044 | |
| ioTek Cytation 5細胞イメージングマルチモードリーダー | |||
| DMEM/F12 1:1 ミディアム | シチバ | SH30271。FS | |
| ダルベッコのリン酸塩緩衝塩溶液 1回 | コーニング | 21031CV | |
| エチレンジアミネテトラアセチン酸(0.5 M溶液/pH 8.0) | フィッシャー・サイエンティフィック | BP2482-500 | |
| 超細微解剖ハサミ | ロボズ外科機器会社 | RS-5882 | |
| 胎児用牛血清 - 炭/デクトレン処理済み | R&Dシステムズ | S11650 | |
| Flowjo v10 ソフトウェア | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | フロージョ(RRID:SCR_008520) | |
| グレーフェ鉗子 | ロボズ外科機器会社 | RS-5135 | |
| HEPESソリューション | シチバ | SH30237.01 | |
| L-グルタミン(200 mM) | ギブコ | A2916801 | |
| マグネット 5mL | バイオレジェンド | 480019 | |
| マウスCD8 Naïve T細胞分離キット | バイオレジェンド | 480044 | |
| マウスEGF組換えタンパク質 | ギブコ | 315091MG | |
| 非必須アミノ酸溶液(100倍) | ギブコ | 11140050 | |
| ペニシリン-ストレプトマイシン溶液 | シチバ | SV30010 | |
| 重炭酸カリウム | MPバイオメディカル | 0215255780 | |
| 精製された抗マウスCD3&エプシロン;抗体 | バイオレジェンド | 100360 | |
| 組換えマウスB7.1(CD80)-Fcキメラ(キャリアフリー) | バイオレジェンド | 555406 | |
| 組換えマウスIL-12(p70)(キャリアフリー) | バイオレジェンド | 577004 | |
| 組換えマウスIL-2(キャリアフリー) | バイオレジェンド | 575406 | |
| 低減成長因子基底膜抽出物 | R&Dシステムズ | BME001-10 | |
| RPMI 1640メディア | シチバ | SH30027.LS | |
| アジ化ナトリウム | フィッシャー・サイエンティフィック | S227I-25 | |
| ピルビン酸ナトリウム(100 mM) | ギブコ | 11360070 | |
| トリプシン0.25%プロテアーゼと豚トリプシン | シチバ | SH30042.02 | |
| バイアビリティダイ(レッド780) | サイテック・バイオサイエンス | 13-0865-T100 |
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