본 프로토콜은 일차 마우스 나이브(naive) CD8 T 세포를 활성화하는 체계적인 방법을 설명합니다.+ 단계별 TCR 자극법을 이용한 T 세포 분석으로, CD8 T 세포의 증식, 활성화 및 사이토카인 생성에 대한 종합적인 분석 가능+ 서로 다른 TCR 신호 강도에 따른 T 세포.
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본 프로토콜은 일차 마우스 나이브(naive) CD8 T 세포를 활성화하는 체계적인 방법을 설명합니다.+ 단계별 TCR 자극법을 이용한 T 세포 분석으로, CD8 T 세포의 증식, 활성화 및 사이토카인 생성에 대한 종합적인 분석 가능+ 서로 다른 TCR 신호 강도에 따른 T 세포.
T 세포 수용체(TCR) 신호의 강도와 지속 시간은 CD8⁺ T 세포의 활성화, 증식 및 기능적 분화를 결정짓는 핵심 요소입니다. 그러나 다양한 TCR 신호 입력이 T 세포의 운명을 어떻게 결정하는지 체계적으로 비교하는 표준화된 in vitro 모델은 여전히 제한적입니다. 본 연구는 플레이트에 코팅된 anti-CD3와 수용성 anti-CD28을 사용하고 interleukin-2 (IL-2)를 보충하여 primary mouse T 세포를 in vitro에서 활성화하는 재현 가능한 방법을 제시하며, anti-CD3 농도(신호 강도)와 자극 시간(신호 지속 시간)의 조절이 T 세포의 활성화 결과에 어떠한 영향을 미치는지 조사합니다. 우리는 C57BL/6 마우스에서 naive T 세포를 분리한 후, 다양한 anti-CD3 농도(0.1–10 µg/mL)와 시간(6–48 h)에 걸쳐 자극을 주는 프로토콜을 상세히 기술합니다. 우리는 mTORC1(mechanistic target of rapamycin complex 1) 활성의 지표인 세포 내 인산화 S6 ribosomal protein (p-S6)을 통해 TCR 유도 초기 신호 전달을 평가하기 위해 유세포 분석을 수행하였으며, 이후 표면 활성화 마커(CD69, CD25, ICOS, PD-1), violet proliferation-tracking dye (CTV) 희석을 통한 세포 증식, 그리고 기능적 분화의 지표인 작동 분자 발현(Granzyme B, TNF-α)을 포함한 하위 이벤트를 평가했습니다. 이 방법은 재현 가능한 T 세포 자극을 수행하기 위한 명확한 단계별 시각적 가이드를 제공하여, 연구자들이 특정 TCR 신호 파라미터가 T 세포의 운명 결정을 어떻게 유도하는지 분석할 수 있게 합니다. 이러한 접근 방식은 T 세포 활성화 및 분화의 기전 연구를 지원할 뿐만 아니라, 입양 면역 요법을 위한 T 세포 컨디셔닝 및 in vitro 프라이밍 분석을 최적화하기 위한 플랫폼을 제공합니다. 비디오 시연과 상세한 프로토콜 설명을 통합함으로써, 본 프로토콜은 T 세포 면역학 연구의 방법론적 투명성과 재현성을 향상시킬 것입니다.
T 세포는 병원체와 종양에 대한 보호 면역 반응에 필수적입니다. 나이브 T 세포는 장기적인 생존과 지속성을 유지하기 위해 정지 상태(quiescent state)로 활발하게 유지됩니다1. 항원 자극을 받으면 T 세포는 정지 상태에서 벗어나 클론 확장 및 작동 세포 분화를 거칩니다2. T 세포 수용체(TCR) 신호 전달은 적응 면역 반응을 개시하고 조절하는 핵심 과정 역할을 합니다3. 항원 제시 세포(APC) 표면에 제시된 펩타이드-주요 조직 적합성 복합체(pMHC) 분자를 특이적으로 인식하면 일련의 신호 전달 사건이 유발되어, T 세포의 클론 확장과 기능적 분화가 촉진됩니다4,5,6.
항원 친화도, 결합력 및 농도를 포함한 주요 요인에 의해 결정되는 TCR 자극의 강도는 T 세포 활성화의 정도, 이펙터 기능의 획득, 그리고 서로 다른 이펙터 또는 기억 T 세포 하위 집단으로의 분화 경로를 결정하는 데 결정적인 역할을 합니다7,8,9. TCR 의존적 T 세포 활성화를 연구하기 위한 현재의 인비트로(in vitro) 모델은 주로 플레이트 결합 또는 비드 접합 anti-CD3 및 anti-CD28 항체를 사용하여 TCR 결합과 공동 자극 신호를 동시에 제공합니다10,11. 이러한 시스템이 널리 사용되고는 있지만, 일반적으로 단일하며 종종 포화 농도인 anti-CD3 항체만을 사용하므로, 적정된 자극 구배를 통해 얻을 수 있는 TCR 신호 강도의 동적 범위를 포착하기보다는 T 세포 활성화에 대한 단순한 '전부 아니면 전무(all-or-nothing)' 식의 이분법적 비교만을 가능하게 합니다12,13.
본 프로토콜은 정량된 anti-CD3 농도 구배(0.1–10 µg/mL)와 일정 농도의 anti-CD28(1 µg/mL)을 사용하여, 단계별 TCR 신호 강도가 일차 마우스 CD8+ T 세포의 활성화, 증식 및 기능적 표현형을 어떻게 조절하는지 체계적으로 평가할 수 있는 표준화되고 재현 가능한 in vitro 시스템을 제공합니다. 이 접근 방식은 다매개변수 유세포 분석법을 중심으로 하며, 6시간에서 48시간까지의 시간 경과에 따라 mTORC1(mechanistic target of rapamycin complex 1) 활성의 판독값인 세포 내 인산화 S6 ribosomal protein(p-S6)을 통한 상위 신호 전달과, CTV 희석으로 추적하는 증식, 활성화 표면 마커(CD69, CD25, inducible T-cell costimulatory [ICOS], programmed cell death protein 1 [PD-1]), 그리고 작동 분자 발현(Granzyme B, tumor necrosis factor-alpha [TNF-α])을 포함한 하위 세포 결과를 모두 포착합니다.
본 프로토콜은 플레이트에 결합된 anti-CD3 항체의 농도 구배를 이용하여 자극 강도를 정밀하게 조절함으로써, 생리적 조건에서 관찰되는 T 세포 수용체(TCR) 결합 친화도의 차이를 모사합니다. 이 방법은 TCR 가교 결합(crosslinking)에서 높은 효율을 보이며, 휴지기 일차 T 세포의 강력한 활성화를 유도합니다. 표준화된 코팅 절차를 통해 플레이트 표면에 항체가 균일하게 분포되도록 하여, 동일 배치 내 세포 간의 일관된 자극과 우수한 실험 재현성을 확보하였습니다. 이러한 방식은 T 세포 활성화를 위한 비용 효율적이고 조작이 간편한 접근법을 제공합니다.
하지만 이 접근 방식의 특정 한계점들을 인정해야 합니다. anti-CD3/CD28 항체에 의해 매개되는 자극은 생체 내(in vivo) 생리학적 상황과는 현저히 다릅니다. T 세포 활성화를 평가하기 위해 작용제성 anti-CD3 및 anti-CD28 항체만을 사용하는 실험 방법은 활성화에 대한 효과적인 판독값을 제공할 수 있지만, 생리학적 조건에서 발생하는 항원 제시 세포와 T 세포 간의 상호작용 및 공동 자극 미세환경을 완전히 재현하지는 못합니다14.
이러한 제한점에도 불구하고, 본 프로토콜은 TCR 신호 강도에 따른 T 세포 반응을 조사하기 위한 가치 있고 접근 가능한 도구로서 체계적이고 재현 가능한 플랫폼을 제공하며, 더욱 복잡한 항원 특이적 모델을 보완할 수 있습니다.
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본 연구의 모든 동물 실험은 제3군 의과대학의 동물실험윤리위원회(Animal Care and Use Committee)의 승인을 받았습니다.
1. 시약 및 플레이트 준비
2. 마우스 비장에서 naive CD8+ T 세포의 분리
3. 증식 추적을 위한 보라색 증식 추적 염료(CTV) 표지
4. 유세포 분석법을 통한 CTV 검출
5. 활성화 및 신호 전달을 위한 표면 및 세포 내 염색
6. 세포 내 사이토카인 차단 및 검출
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서로 다른 강도의 anti-CD3 자극이 T 세포 활성화에 미치는 영향을 조사하기 위해, 마우스 비장세포를 분리하고 CD8+ T 세포를 정제하여 인 비트로(in vitro) 배양한 후, T 세포 활성화 분석 및 유세포 분석을 수행하였습니다. 데이터 분석을 위해, 먼저 FSC-A와 SSC-A의 조합을 사용하여 림프구를 게이팅(gating)하였으며, 이어서 FSC-H와 FSC-W를 통해 싱글렛(singlets)을 게이팅하고, 그 다음 SSC-H와 SSC-W를 사용하여 게이팅하였습니다. 이후 하위 분석을 위해 CD8과 고정 가능한 생존 염색(fixable viability dye)을 조합하여 살아있는 CD8+ T 세포를 추가로 게이팅하였습니다(그림 1A).
플레이트 결합 항체 자극 시스템이 in vitro에서 T 세포를 효과적으로 활성화하는지 검증하기 위해, 우리는 mTORC1 활성의 잘 알려...
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본 프로토콜은 TCR 신호 강도에 따른 T 세포 반응을 연구하기 위한 체계적이고 재현 가능한 방법을 제공합니다. 단계별 anti-CD3 코팅 전략을 통해 자극 강도를 정밀하게 제어함으로써, 연구자는 TCR 입력값과 하위 기능적 결과 사이의 정량적 관계를 분석할 수 있습니다. 주요 절차적 핵심 사항으로는 naive CD8⁺ T 세포의 정제, anti-CD3 코팅 농도의 정밀한 구배 제어, 그리고 웰당 세포 수의 엄격한 표준화가 포함됩니다. 실험 간 데이터 비교 가능성을 보장하기 위해, 일관된 기기 설정, 보정 매트릭스 및 게이팅 전략을 사용하고, 가능한 경우 동일한 항체 롯트와 고정 가능 생존 염색약 배치를 사용할 것을 권장합니다. 이러한 핵심 단계들의 신뢰도는 T 세포 표현형 역동성에 미치는 다양한 TCR 자극 강도의 영향을 실험 결과가 정확하게 반영할 수 있는지 여부를 직접적으로 결정합니다.
본 프로토콜에서는 anti-CD3 항체를 배양 플레이트 표면에 직접 코팅하여 TCR-C...
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저자들은 공개할 사항이 없습니다.
본 연구는 중국 국가자연과학재단(No. T2394504, LY)과 Lilin Ye 수석 과학자 연구 시작 펀드(No. R2045, LY)의 지원을 받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 15 mL conical tube | Labgic | CD-002-15A | 멸균된 15 mL 원추형 원심분리 튜브 |
| 4% paraformaldehyde | Beyotime | P0099 | 염색 전 세포 보존을 위한 4% 수성 고정액 |
| 60 mm dish | Labgic | 12211 | 60 mm 세포 배양 접시 |
| 70 µm cell strainer | Labgic | BS-70-CS | 단일 세포 현탁액 준비용 70 µm 나일론 메쉬 스트레이너 |
| 96-well round-bottom plate | Beyotime | FPT016 | 세포 배양 및 염색용 96-well 라운드 바텀 플레이트 |
| ACK lysis buffer | Beyotime | C3702 | 염화암모늄 기반 적혈구 용해 완충액 |
| anti-mouse CD25 | Biolegend | 101910 | 유세포 분석용 APC-접합 anti-mouse CD25 항체, clone 3C7 |
| anti-mouse CD28 | Bio X Cell | BE0015-1 | T세포 공동 자극용 정제된 anti-mouse CD28 항체, clone 37.51 |
| anti-mouse CD3 | Bio X Cell | BP0001-1 | T세포 활성화용 정제된 anti-mouse CD3ε 항체, clone 145-2C11 |
| anti-mouse CD69 | BD Biosciences | 553237 | 활성화 마커 염색용 PE-접합 anti-mouse CD69 항체 |
| anti-mouse CD8 | Invitrogen | 17-0081-82 | 유세포 분석용 APC-접합 anti-mouse CD8a 항체, clone 53-6.7 |
| anti-mouse GZMB | Biolegend | 372212 | 세포 내 유세포 분석용 PerCP/Cyanine5.5-접합 anti-human/mouse granzyme B 항체, clone QA16A02 |
| anti-mouse ICOS | BD Biosciences | 565886 | 유세포 분석용 BV421-접합 anti-mouse ICOS (CD278) 항체 |
| anti-mouse PD-1 | Biolegend | 135220 | 유세포 분석용 BV605-접합 anti-mouse PD-1 (CD279) 항체, clone 29F.1A12 |
| anti-mouse TNF-α | Invitrogen | 46-7321-82 | 세포 내 유세포 분석용 PerCP-eFluor 710-접합 anti-mouse TNF-α 항체, clone MP6-XT22 |
| anti-mouse/human CD44 | Biolegend | 103030 | 유세포 분석용 PE/Cyanine7-접합 anti-mouse/human CD44 항체, clone IM7 |
| biotin anti-mouse CD11b | Biolegend | 101204 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse CD11b 항체 |
| biotin anti-mouse CD11c | Biolegend | 117304 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse CD11c 항체 |
| biotin anti-mouse CD16/32 | Biolegend | 156604 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse CD16/32 항체 |
| biotin anti-mouse CD19 | Biolegend | 115504 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse CD19 항체 |
| biotin anti-mouse CD4 | Biolegend | 100508 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse CD4 항체 |
| biotin anti-mouse CD44 | Biolegend | 103004 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse CD44 항체 |
| biotin anti-mouse CD45R | Biolegend | 103204 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse CD45R/B220 항체 |
| biotin anti-mouse CD49b | Invitrogen | 13-5971-85 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse CD49b 항체 |
| biotin anti-mouse F4/80 | Biolegend | 123106 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse F4/80 항체 |
| biotin anti-mouse Ly6G | Biolegend | 127604 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse Ly6G 항체 |
| biotin anti-mouse NK1.1 | Biolegend | 108704 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse NK1.1 항체 |
| biotin anti-mouse TER119 | Biolegend | 116204 | 계통 제거용 비오틴-접합 anti-mouse TER-119 항체 |
| C57BL/6 mice | Sibeifu (Beijing) Biotechnology Co., Ltd. | N/A | 실험에 사용된 6–8주령 수컷 마우스 |
| Carbon dioxide (CO2) incubator | Thermo Fisher | 3120 | 포유류 세포 배양용 가습 CO2 인큐베이터 |
| CellTrace Violet dye | Invitrogen | C34557 | 세포 증식 모니터링용 보라색 형광 염료 |
| DMSO | Sigma | D2650 | 디메틸 설폭사이드; 시약 스톡 용액 준비용 용매 |
| Donkey anti-Rabbit IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor™ 488 | Invitrogen | A-21206 | Alexa Fluor 488-접합 donkey anti-rabbit IgG (H+L) 2차 항체 |
| D-PBS | VivaCell Biosciences | C3590-0500 | 세척 및 시약 준비용 Dulbecco’s 인산염 완충 식염수 |
| Fetal bovine serum (FBS) | Gibco | C11995500BT | 포유류 세포 배양 배지용 혈청 보충제 |
| Fixable Viability Dye | Invitrogen | 65-0865-14 | 유세포 분석 중 사멸 세포 제외를 위한 고정 가능 생존 염료 |
| Fixation and Permeabilization Solution | BD Biosciences | 51-2090KZ | 세포 내 염색용 고정 및 투과화 시약 |
| Flat-bottom 96-well plate | Labgic | 11510 | 세포 배양 및 자극 분석용 96-well 플랫 바텀 플레이트 |
| Flow cytometer | BD Biosciences | LSRFortessa-3 laser | 다색 형광 획득을 위한 3-레이저 유세포 분석기 |
| Golgi Plug | BD Biosciences | 51-2301KZ | 세포 내 사이토카인 염색용 Brefeldin A 기반 단백질 수송 억제제 |
| Golgi Stop | BD Biosciences | 51-2092KZ | 세포 내 사이토카인 염색용 Monensin 기반 단백질 수송 억제제 |
| Ionomycin calcium salt | Sigma | I3909-1ML | 세포 자극을 위해 PMA와 함께 사용되는 칼슘 이오노포어 |
| Perm/Wash Buffer | BD Biosciences | 51-20911KZ | 세포 내 염색용 투과화 및 세척 완충액 |
| Phosflow Lyse/Fix Buffer | BD Biosciences | 558049 | 적혈구 용해와 백혈구 고정을 동시에 수행하는 5× 완충액 |
| Phosflow Perm/Wash Buffer I | BD Biosciences | 557885 | 세포 내 인산화 단백질 염색용 메탄올 기반 투과화 완충액 |
| Phospho-S6 Ribosomal Protein (Ser235/236) (D57.2.2E) Rabbit Monoclonal Antibody | Cell Signaling | 4858S | phospho-S6 리보솜 단백질 (Ser235/236)에 대한 토끼 단일클론 항체, clone D57.2.2E |
| PMA | Sigma | P1585-1MG | Phorbol 12-myristate 13-acetate; ex vivo 세포 자극용 활성제 |
| Recombinant Mouse Interleukin-2 | Gibco | 200-02-50UG | T세포 배양 및 증식을 위한 재조합 마우스 인터루킨-2 |
| RPMI 1640 | Life-Lab | AC01L064 | 포유류 세포 배양용 Roswell Park Memorial Institute 1640 배지 |
| Streptavidin Magnetic Beads | BEAVER | 22307 | 비오틴-항체 기반 세포 제거용 스트렙타비딘 코팅 자성 비드 |
| Flow cytometry staining buffer | Not specified | Not specified | 유세포 분석 염색 완충액; 공급업체 또는 제조법 미제공 |
| Parafilm M laboratory film | Amcor | PM996 | 플레이트, 튜브 및 배양 용기 밀봉용 유연한 자가 밀봉 실험실 필름 |
| Lyse/Fix Buffer | BD Biosciences | 558049 | 적혈구 용해와 백혈구 고정을 동시에 수행하는 5× 완충액 |
| FlowJo | BD Biosciences | v10.8.1 | 유세포 분석 데이터 분석용 소프트웨어, 버전 10.8.1 |
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