本プロトコルでは、マウス一次ナイーブCD8 T細胞を活性化するための系統的な手法について解説します。+ 段階的なTCR刺激法を用いたT細胞の解析。これにより、CD8陽性T細胞の増殖、活性化、およびサイトカイン産生の包括的な分析が可能となる。+ 異なるTCRシグナル強度におけるT細胞。
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方法論記事
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本プロトコルでは、マウス一次ナイーブCD8 T細胞を活性化するための系統的な手法について解説します。+ 段階的なTCR刺激法を用いたT細胞の解析。これにより、CD8陽性T細胞の増殖、活性化、およびサイトカイン産生の包括的な分析が可能となる。+ 異なるTCRシグナル強度におけるT細胞。
T細胞受容体(TCR)のシグナル強度と持続時間は、CD8⁺ T細胞の活性化、増殖、および機能的分化を決定する重要な因子です。しかし、異なるTCRシグナル入力がT細胞の運命をどのように規定するかを体系的に比較できる標準的なin vitroモデルは限られています。本研究では、プレート結合抗CD3抗体と可溶性抗CD28抗体を用い、インターロイキン-2(IL-2)を添加してin vitroで一次マウスT細胞を活性化する再現性のある手法を提示し、抗CD3抗体濃度(シグナル強度)と刺激時間(シグナル持続時間)の調整がT細胞の活性化結果にどのように影響するかを検証します。ここでは、C57BL/6マウスからナイーブT細胞を分離し、その後、さまざまな抗CD3濃度(0.1–10 µg/mL)および刺激時間(6–48 h)で刺激を行うプロトコルを詳述します。フローサイトメトリー解析を行い、mTORC1(mechanistic target of rapamycin complex 1)活性の指標として細胞内リン酸化S6リボソームタンパク質(p-S6)を介した初期TCR誘導シグナリングを評価し、次に、表面活性化マーカー(CD69、CD25、ICOS、PD-1)、バイオレット増殖追跡染料(CTV)の希釈による細胞増殖、および機能的分化の指標としてのエフェクター分子発現(Granzyme B、TNF-α)を含む下流のイベントを評価しました。本手法は、再現性のあるT細胞刺激を実行するための明確で段階的な視覚的ガイドを提供し、特定のTCRシグナルパラメータがT細胞の運命決定をどのように導くかを解析することを可能にします。このアプローチは、T細胞の活性化と分化に関するメカニズム研究をサポートするだけでなく、養道免疫療法のためのT細胞コンディショニングやin vitroプライミングアッセイを最適化するためのプラットフォームも提供します。ビデオ実演と詳細なプロトコルの解説を統合することで、本プロトコルはT細胞免疫学研究における手法の透明性と再現性を向上させます。
T細胞は、病原体や腫瘍に対する防御的な免疫応答に不可欠である。ナイーブT細胞は、長期的な生存と持続性を維持するために、静止状態で能動的に維持されている1。抗原刺激を受けると、T細胞は静止状態を脱し、クローン増殖とエフェクター分化を起こす2。T細胞受容体(TCR)シグナル伝達は、適応免疫応答を開始し調節するための核心的なプロセスとして機能する3。抗原提示細胞(APC)の表面に提示されたペプチド-主要組織適合性複合体(pMHC)分子を特異的に認識すると、一連のシグナル伝達イベントがトリガーされ、それによってT細胞のクローン増殖と機能的分化が促進される4,5,6。
抗原の親和性、アビディティ、濃度などの主要因によって決定されるTCR刺激の強度は、T細胞活性化の程度、エフェクター機能の獲得、および異なるエフェクターまたはメモリーT細胞サブセットへの分化経路を制御する上で重要な役割を果たします7,8,9。TCR依存的なT細胞活性化を調査するための現在のin vitroモデルでは、主にプレート結合型またはビーズ結合型のanti-CD3およびanti-CD28抗体が用いられており、これらはTCRリガンド結合と共刺激信号を同時に提供します10,11。このようなシステムは広く利用されていますが、通常は単一の(多くの場合、飽和濃度の)anti-CD3抗体のみを使用するため、滴定された刺激勾配で達成可能なTCR信号強度のダイナミックレンジを捉えるのではなく、単なるT細胞活性化のall-or-nothingなバイナリ比較しか行えません12,13。
本プロトコルでは、滴定したanti-CD3濃度勾配(0.1–10 µg/mL)と一定濃度のanti-CD28(1 µg/mL)を用い、段階的なTCRシグナル強度が一次マウスCD8+ T細胞の活性化、増殖、および機能的表現型をどのように調節するかを系統的に評価するための、標準化され再現性の高いin vitroシステムを提供します。このアプローチの中核となるのはマルチパラメーターフローサイトメトリーであり、mTORC1(mechanistic target of rapamycin complex 1)活性の指標としての細胞内リン酸化S6リボソームタンパク質(p-S6)を介した上流シグナリングと、CTV希釈による増殖、活性化表面マーカー(CD69、CD25、誘導性T細胞共刺激分子 [ICOS]、programmed cell death protein 1 [PD-1])、およびエフェクター分子の発現(Granzyme B、腫瘍壊死因子アルファ [TNF-α])を含む下流の細胞結果の両方を、6時間から48時間のタイムコースで捕捉します。
本プロトコルでは、プレート結合抗CD3抗体の濃度勾配を用いて刺激強度を精密に調節し、それによって生理的条件下で観察されるTCR結合アビディティの差異を模倣します。この手法により、TCRの架橋が高効率に達成され、静止期の初代T細胞が強力に活性化されます。標準化されたコーティング手順により、プレート表面への抗体の均一な分布が保証され、同一バッチ内の細胞間で一貫した刺激が得られるため、優れた実験再現性が実現します。この形式は、T細胞活性化のためのコスト効率が高く、操作的に簡便なアプローチを提供します。
しかしながら、このアプローチにはいくつかの限界があることを認識しておく必要があります。anti-CD3/CD28抗体による刺激は、in vivoの生理学的状況とは大きく異なります。T細胞の活性化を評価するためにアゴニスト抗CD3抗体および抗CD28抗体のみを用いる実験手法は、活性化の有効なリードアウトを提供できますが、生理的条件下で起こる抗原提示細胞とT細胞との相互作用や、共刺激マイクロ環境を完全に再現することはできません14。
これらの制限はあるものの、本プロトコルは体系的かつ再現可能なプラットフォームを提供しており、TCR信号強度に依存するT細胞応答を調査するための有用でアクセスしやすいツールとなり、より複雑な抗原特異的モデルを補完することができます。
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本研究におけるすべての動物実験は、第三軍医大学の動物ケアおよび使用委員会によって承認されました。
1. 試薬およびプレートの調製
2. マウス脾臓からのナイーブCD8+ T細胞の単離
3. 増殖追跡のためのバイオレット増殖追跡染料(CTV)による標識
4. フローサイトメトリーによるCTV検出
5. 活性化およびシグナリングに関する表面および細胞内染色
6. 細胞内サイトカインのブロッキングおよび検出
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異なる抗CD3刺激強度によるT細胞活性化への影響を調べるため、マウス脾細胞を単離し、in vitro培養用にCD8+ T細胞を精製した後、T細胞活性化アッセイおよびフローサイトメトリー解析を実施した。データ解析では、まずFSC-AとSSC-Aを組み合わせてリンパ球をゲートし、次にFSC-HとFSC-Wを用いてシングレットをゲートし、続いてSSC-HとSSC-Wでゲートした。生細胞であるCD8+ T細胞は、後続の解析のために、CD8と固定可能な生存染料を組み合わせてさらにゲートした(図1A)。
プレート結合抗体刺激システムがin vitroでT細胞を効果的に活性化することを検証するため、mTORC1活性の確立された下流リードアウトであり、TCRシグナリングの下流にあるPI3K-mTORおよびMEK-ERK MAPK経路の収束点であるリボソームタンパク質S6のリン酸化(p-S6)を調べました15,
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本プロトコールでは、TCRシグナル強度に依存したT細胞応答を研究するための、体系的かつ再現可能な手法を提供します。段階的なanti-CD3コーティング戦略を用いることで、刺激強度を精密に制御でき、TCR入力と下流の機能的結果との定量的関係を詳細に解析することが可能になります。手順上の重要なポイントは、ナイーブCD8⁺ T細胞の精製、anti-CD3コーティング濃度の精密なグラジエント制御、およびウェルあたりの細胞数の厳密な標準化です。実験間でのデータの比較可能性を確保するため、一貫した機器設定、補正マトリックス、ゲーティング戦略の使用に加え、可能な限り同一ロットの抗体および固定可能な生存染料バッチを使用することを推奨します。これらの重要なステップの信頼性が、異なるTCR刺激強度がT細胞の表現型ダイナミクスに及ぼす影響を実験結果が正確に反映できるか否かを直接的に決定します。
本プロトコルでは、TCR-CD3複合体を架橋させるために抗CD3抗体を培養プレート表面に直接コーティングする、プレート結合抗体刺激を採用しました。この手法は、費用対効果が高く、抗体が均一に分布し、ウェル間のばらつ...
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著者は開示すべき事項がないことを報告します。
本研究は、中国国家自然科学基金(No. T2394504, LY)およびLilin Ye首席科学者研究スタートアップ基金(No. R2045, LY)の支援を受けて実施されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 15 mL コニカルチューブ | Labgic | CD-002-15A | 滅菌済み15 mLコニカル遠心チューブ |
| 4% パラホルムアルデヒド | Beyotime | P0099 | 染色前の細胞保存用4%水性固定液 |
| 60 mmディッシュ | Labgic | 12211 | 60 mm細胞培養ディッシュ |
| 70 µm セルストレーナー | Labgic | BS-70-CS | 70 µm 単一細胞懸濁液調製用ナイロンメッシュストレーナー |
| 96ウェル丸底プレート | Beyotime | FPT016 | 細胞培養および染色のための96ウェル丸底プレート |
| ACK溶血緩衝液 | Beyotime | C3702 | 塩化アンモニウムベースの赤血球溶血緩衝液 |
| 抗マウスCD25 | Biolegend | 101910 | フローサイトメトリー用 APC標識抗マウスCD25抗体、クローン3C7 |
| 抗マウスCD28抗体 | Bio X Cell | BE0015-1 | T細胞共刺激用の精製抗マウスCD28抗体(クローン37.51) |
| 抗マウスCD3 | Bio X Cell | BP0001-1 | 精製抗マウスCD3抗体ε T細胞活性化用抗体、クローン145-2C11 |
| 抗マウスCD69抗体 | BD Biosciences | 553237 | 活性化マーカー染色のためのPE標識抗マウスCD69抗体 |
| 抗マウスCD8 | Invitrogen | 17-0081-82 | フローサイトメトリー用 APC標識抗マウス CD8a抗体(クローン 53-6.7) |
| 抗マウスGZMB | BioLegend | 372212 | 細胞内フローサイトメトリー用PerCP/Cyanine5.5標識抗ヒト/マウスグランザイムB抗体、クローンQA16A02 |
| 抗マウスICOS抗体 | BD Biosciences | 565886 | フローサイトメトリー用BV421標識抗マウスICOS (CD278) 抗体 |
| 抗マウスPD-1 | Biolegend | 135220 | フローサイトメトリー用BV605標識抗マウスPD-1 (CD279) 抗体、クローン 29F.1A12 |
| 抗マウスTNF-αα | Invitrogen | 46-7321-82 | PerCP-eFluor 710標識抗マウスTNF-α抗体α 細胞内フローサイトメトリー用抗体、クローンMP6-XT22 |
| 抗マウス/ヒト CD44 | Biolegend | 103030 | フローサイトメトリー用 PE/Cyanine7接合抗マウス/ヒト CD44抗体、クローン IM7 |
| ビオチン標識抗マウスCD11b抗体 | Biolegend | 101204 | リネージ除去のためのビオチン標識抗マウスCD11b抗体 |
| ビオチン化抗マウスCD11c抗体 | Biolegend | 117304 | リネージ除去用ビオチン標識抗マウスCD11c抗体 |
| ビオチン化抗マウスCD16/32抗体 | Biolegend | 156604 | リネージ除去用ビオチン標識抗マウスCD16/32抗体 |
| ビオチン標識抗マウスCD19抗体 | Biolegend | 115504 | リネージ除去用ビオチン標識抗マウスCD19抗体 |
| ビオチン標識抗マウスCD4抗体 | BioLegend | 100508 | リネージ除去用ビオチン標識抗マウスCD4抗体 |
| ビオチン化抗マウスCD44抗体 | Biolegend | 103004 | リネージ除去のためのビオチン標識抗マウスCD44抗体 |
| ビオチン標識抗マウスCD45R抗体 | Biolegend | 103204 | 系統除去用のビオチン標識抗マウスCD45R/B220抗体 |
| ビオチン化抗マウスCD49b抗体 | Invitrogen | 13-5971-85 | リネージ除去用ビオチン標識抗マウスCD49b抗体 |
| ビオチン標識抗マウスF4/80抗体 | Biolegend | 123106 | リネージ除去のためのビオチン標識抗マウスF4/80抗体 |
| ビオチン化抗マウスLy6G抗体 | Biolegend | 127604 | リネージ除去のためのビオチン標識抗マウスLy6G抗体 |
| ビオチン標識抗マウスNK1.1抗体 | Biolegend | 108704 | リネージ除去のためのビオチン標識抗マウスNK1.1抗体 |
| ビオチン標識抗マウスTER119抗体 | Biolegend | 116204 | リネージ除去用ビオチン標識抗マウスTER-119抗体 |
| C57BL/6マウス | Sibeifu (Beijing) Biotechnology Co., Ltd. | 翻訳対象のテキストが提供されていません。翻訳する英文をご提示ください。 | 6–実験に使用した8週齢の雄マウス |
| 二酸化炭素(CO2インキュベーター | Thermo Fisher | 3120 | 加湿CO22 哺乳類細胞培養用インキュベーター |
| CellTrace Violet染料 | Invitrogen | C34557 | 細胞増殖モニタリング用バイオレット蛍光色素 |
| ジメチルスルホキシド | シグマ | D2650 | ジメチルスルホキシド;試薬ストック溶液調製用溶媒 |
| ドンキー抗ウサギIgG (H+L) 高度クロス吸着二次抗体、Alexa Fluor™ 488 | Invitrogen | A-21206 | Alexa Fluor 488標識ドンキー抗ラビットIgG (H+L) 二次抗体 |
| D-PBS | VivaCell Biosciences | C3590-0500 | ダルベッコ’洗浄および試薬調製用のリン酸緩衝生理食塩水 |
| ウシ胎児血清 (FBS) | Gibco | C11995500BT | 哺乳類細胞培養培地用血清サプリメント |
| 固定可能生存率染料 | Invitrogen | 65-0865-14 | フローサイトメトリーにおける死細胞除外のための固定可能生存率染料 |
| 固定・透過化溶液 | BD Biosciences | 51-2090KZ | 細胞内染色のための固定・透過化試薬 |
| 平底96ウェルプレート | Labgic | 11510 | 細胞培養および刺激アッセイ用96ウェル平底プレート |
| フローサイトメーター | BD Biosciences | LSRFortessa-3レーザー | 多色蛍光解析用3レーザーフローサイトメーター |
| ゴルジプラグ | BD Biosciences | 51-2301KZ | 細胞内サイトカイン染色のためのブレフェルジンAを用いたタンパク質輸送阻害剤 |
| ゴルジ停止 | BD Biosciences | 51-2092KZ | 細胞内サイトカイン染色用モネンシンベースのタンパク質輸送阻害剤 |
| イオノマイシンカルシウム塩 | シグマ | I3909-1ML | 細胞刺激のためにPMAとともに使用されるカルシウムイオノフォア |
| 透過・洗浄バッファー | BD Biosciences | 51-20911KZ | 細胞内染色用透過化および洗浄バッファー |
| Phosflow Lyse/Fix バッファー | BD Biosciences | 558049 | 5× 赤血球溶解および白血球固定同時処理用バッファー |
| Phosflow Perm/Wash バッファー I | BD Biosciences | 557885 | 細胞内リン酸化タンパク質染色のためのメタノールベース透過化バッファー |
| リン酸化S6リボソームタンパク質 (Ser235/236) (D57.2.2E) ウサギモノクローナル抗体 | 細胞シグナリング | 4858S | リン酸化S6リボソームタンパク質(Ser235/236)ウサギモノクローナル抗体、クローンD57.2.2E |
| PMA | シグマ | P1585-1MG | ホルボール-12-ミリスチン酸-13-酢酸塩;ex vivo細胞刺激に使用される活性化剤 |
| 組換えマウスインターロイキン-2 | Gibco | 200-02-50UG | T細胞の培養および増殖のための組換えマウスインターロイキン-2 |
| RPMI 1640 | ライフラボ | AC01L064 | 哺乳類細胞培養用Roswell Park Memorial Institute 1640培地 |
| ストレプトアビジン磁気ビーズ | ビーバー | 22307 | ビオチン抗体を用いた細胞除去のためのストレプトアビジンコート磁気ビーズ |
| フローサイトメトリー染色バッファー | 翻訳対象のテキストが提供されておりません。翻訳する英文をご提示ください。 | 翻訳するテキストが指定されていません。翻訳対象のソーステキストをご提示ください。 | フローサイトメトリー染色バッファー(供給元または調製法は提供されていません) |
| Parafilm M ラボ用フィルム | Amcor | PM996 | プレート、チューブ、および培養容器の封止に用いる柔軟な自己密封型ラボ用フィルム |
| 溶解・固定バッファー | BD Biosciences | 558049 | 5× 赤血球溶解および白血球固定同時処理用バッファー |
| FlowJo | BD Biosciences | v10.8.1 | フローサイトメトリーデータ解析用ソフトウェア、バージョン10.8.1 |
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