Hier presenteren we een protocol voor het verzamelen en verwerken van amandelmonsters, fenotypering met behulp van hoogdimensionale spectrale flowcytometrie en het uitvoeren van analyses zonder toezicht.
Method Article
Hier presenteren we een protocol voor het verzamelen en verwerken van amandelmonsters, fenotypering met behulp van hoogdimensionale spectrale flowcytometrie en het uitvoeren van analyses zonder toezicht.
T folliculaire helpercellen (Tfh) zijn een subset van CD4+ T-helpercellen die helpen bij het omschakelen van het B-celisotype, de vorming van kiemcentra (GC), somatische hypermutatie en affiniteitsrijping, waardoor adaptieve humorale immuunresponsen in secundaire lymfoïde weefsels worden georkestreerd tijdens infectie, auto-immuniteit en vaccinatie. Inzicht in de ontwikkeling en functie van Tfh-cellen is cruciaal voor het ontwerpen van effectieve vaccins en het ontwikkelen van gerichte behandelingsstrategieën voor ziekten waarbij deze populatie betrokken is. Menselijke amandelcellen zijn toegankelijke mucosale lymfoïde organen. Ze bieden een unieke kans om verschillende immuunpopulaties zoals Tfh- en GC-cellen te profileren, cel-tot-cel-interacties te ondervragen, dynamische cellulaire functies te evalueren en hun regulerende mechanismen op orgaanniveau bloot te leggen. Bovendien zijn in vitro culturen van amandelcellen eenvoudig te verwerken en maken ze de beoordeling van Tfh-celbiologie onder verschillende omstandigheden mogelijk. Hier introduceren we een protocol voor het verzamelen, isoleren, bewaren en kweken van menselijke amandelcellen. We beschrijven ook twee geoptimaliseerde spectrale flowcytometriepanelen die zijn ontworpen voor diepgaande karakterisering van Tfh-cellen. Ten slotte demonstreren we, met behulp van een behandeling met fosfatase-eiwit 2A (PP2A)-remmer als voorbeeld, de efficiëntie en kracht van niet-gesuperviseerde analyses van hoogdimensionale flowcytometriegegevens, waardoor door de behandeling geïnduceerde verschillen op een hoogdimensionale schaal effectief worden blootgelegd.
T folliculaire helpercellen (Tfh) zijn een afzonderlijke subset van CD4+ helper-T-cellen die essentieel zijn voor de vorming en functie van kiemcentra (GC's) en de productie van B-celantilichamen. Tfh-cellen zijn afkomstig van naïeve CD4+ T-cellen door interacties met antigeenpresenterende cellen en de integratie van intrinsieke en extrinsieke factoren, waaronder T-celreceptorsignalering, costimulatoire interacties met B-cellen, cytokines en chemokinen1. Tfh-cellen brengen CXCR5 en PD-1 tot expressie, die hun positie binnen of nabij de GC bepalen. BCL-6 is de hoofdtranscriptiefactor die cruciaal is voor de ontwikkeling, het onderhoud en de functievan Tfh 1,2. Tfh-cellen zijn cruciaal voor het opbouwen van humorale immuunresponsen, met name bij vaccinresponsen en bij de verdediging tegen bacteriële en virale pathogenen. Abnormale Tfh-celreacties zijn betrokken bij verschillende aandoeningen, waaronder auto-immuunziekten, immunodeficiëntie en mogelijk sommige vormen van kanker 3,4,5,6. Inzicht in hun functie en regulatie is daarom belangrijk voor het ontwikkelen van effectieve vaccin- en therapeutische strategieën7.
In tegenstelling tot andere CD4+ T-helpercellen zoals Th1, Treg en Th17, waarvoor in vitro differentiatiesystemen goed ingeburgerd zijn8, zijn Tfh-cellen complexer om te bestuderen omdat hun ontwikkeling dynamische cel-tot-cel interacties en gespecialiseerde anatomische structuren met zich meebrengt7. Studies van Tfh-cellen zijn dus grotendeels gebaseerd op ex vivo fenotypering van menselijke perifere circulerende Tfh-cellen (cTfh) en in vivo muismodellen. Het onderzoeken van de regulatie van specifieke moleculen op Tfh-cellen is daarom een uitdaging, vooral voor menselijke Tfh-cellen9. Een diepgaande ex vivo studie van Tfh-cellen afkomstig van lymfoïde weefsels is dus essentieel voor het vergroten van ons begrip van menselijke Tfh-cellen.
Amandelen, als secundaire lymfoïde organen, herbergen unieke celpopulaties die niet aanwezig zijn in perifeer bloed, zoals pre-Tfh (CXCR5intPD-1int CD4+) en GC-Tfh (CXCR5hiPD-1hi CD4+) cellen, die beide een belangrijke rol spelen bij de vorming van GC's. Bovendien zijn de palatinale amandelen enkele van de meest verwijderde weefsels bij pediatrische operaties en zijn ze gemakkelijk toegankelijk, waardoor ze een onschatbare bron van menselijk weefsel zijn voor het onderzoeken van complexe immuunmechanismen waarbij Tfh-cellen betrokken zijn. Omdat ze zich in de bovenste luchtwegen bevinden, een primaire plaats voor respiratoire virale infecties, bieden de amandelen een voordelig weefsel voor het onderzoeken van immuunresponsen op dergelijke virale infecties. Ons laboratorium karakteriseerde bijvoorbeeld eerder Tfh-cellen in amandelen en adenoïden van kinderen die hersteld waren van COVID-19 en vergeleek deze weefsels met die van niet-geïnfecteerde controles10. Hier schetsen we ons protocol voor het verwerken en bewaren van amandelcellen. Met PP2A-remmer behandelde amandelen als voorbeeld, beschrijven we hoe deze cellen kunnen worden gekarakteriseerd door middel van hoogdimensionale spectrale flowcytometrie en analyseren we de gegevens met behulp van analyse zonder toezicht.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De ethische code van de World Medical Association (Verklaring van Helsinki) werd gevolgd in al het menselijke onderzoek in deze studie. Menselijke amandelmonsters werden verkregen van patiënten met adenotonsillaire hypertrofie die slaapstoornissen in de ademhaling of obstructieve slaapapneu veroorzaakte, afkomstig van de afdeling Pediatrische KNO, Children's National Hospital, Washington, DC, VS. Deze studie kreeg goedkeuring van de Institutional Review Board (IRB) van het Children's National Hospital (IRB-protocolnummer 00009806). Geïnformeerde toestemming werd ondertekend door de ouders of voogden van alle ingeschreven deelnemers en er werd toestemming verkregen van minderjarige deelnemers van 7 jaar en ouder.
1. Verzameling van menselijke amandelen en isolatie en opslag van één cel
2. Meting van expressie van intracellulaire cytokines en transcriptiefactoren na ex vivo behandeling
OPMERKING: Hier beschrijven we onze methode voor fenotypische karakterisering van tonsillaire Tfh-cellen met behulp van twee hoogdimensionale flowcytometriepanelen. Aangezien PP2A-activiteit essentieel is voor optimale BCL-6-eiwitexpressie en Tfh-differentiatie4, illustreren we onze evaluatie van het onderhoud en de functionaliteit van Tfh-cellen door het onderzoek van amandelcellen die zijn behandeld met de PP2A-remmer cantharidine (CAN).
3. Analyse zonder toezicht van hoogdimensionale flowcytometriegegevens
OPMERKING: Software, pakketten en hun versies die voor analyse worden gebruikt, worden vermeld in de materiaaltabel. Schermafbeeldingen van stap 3.2 tot en met 3.4 bevinden zich in aanvullend bestand 1. Voorbeeldscripts van stap 3.5 tot en met 3.7 bevinden zich in Supplementair bestand 2 en aanvullend bestand 3, stappen 3.8 tot en met 3.9 bevinden zich in aanvullend bestand 4 en aanvullend bestand 5. ICS RAW-bestanden en TF RAW-bestanden voor de scripts worden respectievelijk geleverd in Aanvullend Bestand 6 en Aanvullend Bestand 7.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Om de algehele levensvatbaarheid van de cellen te vergelijken, sneden we de amandelen in drie vergelijkbare stukken en verwerkten we ze met behulp van ons protocol onder drie voorwaarden: (1) verwerking op dezelfde dag, (2) nachtelijke opslag bij 4 °C en (3) nachtelijke opslag op ijs. De levensvatbaarheid van deze drie aandoeningen was vrij gelijkaardig zonder enig significant verschil (Figuur 1A). We hebben ook de impact van het ontdooiproces op de levensva...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
In tegenstelling tot eerdere berichten dat verse amandelen binnen 3 uur na de operatie19 moeten worden verwerkt, ontdekten we dat verse amandelmonsters hun levensvatbaarheid kunnen behouden wanneer ze bij 4 °C worden bewaard en binnen 24 uur worden verwerkt. Om de levensvatbaarheid van cellen uit amandelweefsel te optimaliseren bij het ontdooien door de opslag van vloeibare stikstof, hebben we de druppelsgewijze ontdooimethode toegepast die wordt aanbevolen bij se...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.
Dit onderzoek werd ondersteund door de afdeling Intramuraal Onderzoek van NIAID, NIH.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Machines en instrumenten | |||
| 3 mL Plastic Spuit | BD | 309657 | |
| 96 Well U Bodem Plaat | Thermo Scientific | 163320 | |
| 1.2 mL Cryogenic Vials | Corning | 430487 | |
| Cel zeef 70 µm Nylon | Falcon | 352350 | |
| Cel Cultuurschaal (60 mm) | VWR | 10062-890 | |
| Centrifuge | Thermo Scientific | Sorvall Legend XTR | |
| Benchmark B2000-2 MyBath 2L Digital Water Bath | Benchmark | B2000-2 | |
| Fijne Schaar - Scherp | F.S.T | 14060-11 | |
| Plastic Instrumentenkoffers | F.S.T | 20830-05 | |
| Spectral flow cytometer, Aurora | Cytek | 5L 16UV-16V-14B-10YG-8R | |
| Standaard Patroon Pincetten | F.S.T | 11000-13 | |
| Standaard Patroon Pincetten | F.S.T | 11000-20 | |
| Vi-cell Blu cel vitaliteitsanalyzer | Beckman Coulter | C19201 | |
| Reagentia | |||
| 0.5 M EDTA pH 8.0 | Quality Biology | 351-027-101 | |
| 2-Mercaptoethanol | Gibco | 21985-023 | |
| ACK lysing buffer | Gibco | A10492-01 | |
| Antibiotic-antimycotic mix (Penicillin-Streptomycin-Amphotericin B Suspensie, 100x) | Gibco | 15240-062 | |
| Brilliant Stain Buffer Plus (RUO) | BD | 566385 | |
| Cantharidin | Sigma | C7632-25MG | |
| Cytofix Fixatie Buffer | BD | 554655 | |
| Dimethyl sulphoxide (DMSO) | Sigma | D8418-250ml | |
| DNAase I | Roche | 10104159001 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | VWR | 97068-085 | |
| FoxP3/Transcription Factor Staining Buffer Set | eBioscience | 00-5523-00 | |
| Gentamicin (50 mg/mL) | Gibco | 15750-060 | |
| Golgiplug | BD | 555029 | |
| GolgiSTOP | BD | 554724 | |
| HEPES (1 M) | Gibco | 15630-080 | |
| Ionomycin | Sigma | I0634-1mg | |
| L-Glutamine (200 mM) | Gibco | 25030-081 | |
| MEM NEAA (100x) | Gibco | 11140-050 | |
| Paraformaldehyde 16% oplossing, EM grade (PFA) | Electron Microscopy Science | 15710 | Verdund met PBS |
| PBS, pH 7.4 | Gibco | 10010072 | |
| Penicillin-Streptomycin (10.000 U/mL) | Gibco | 15140-122 | |
| Phorbol 12-Myristaat 13-Acetaat (PMA) | Sigma | P8139-1mg | |
| Rate-controlled freezing containers | Millipore | Corning CoolCell FTS30 | |
| RPMI (+L-Glutamine) | Gibco | 11875-085 | |
| Sodium Pyruvaat (100 mM) | Gibco | 11360-070 | |
| True-Stain Monocyte Blocker | BioLegend | 426103 | |
| Buffers | |||
| Kweekmedium | 10% hitte-inactiveerd FBS (VWR), 2 nM glutamine, 0.055 mM 2-mercaptoethanol, 1% penicillin/streptomycin, 1 mM natriumpyruvaat, 10 mM HEPES, 1% niet-essentiële aminozuren in RPMI (+L-Glutamine) | ||
| FACS buffer | 2 mM EDTA en 2% hitte-inactiveerd FBS in PBS | ||
| Vriesmedium | 90% hitte-inactiveerd FBS en 10% DMSO | ||
| Ontdooi buffer | Wash buffer + 0,1 mg/mL DNaseI | ||
| Tonsil medium | RPMI aangevuld met 5% hitte-inactiveerd FBS, 10 mM glutamine, 0,05 mg/mL gentamicine, 1% antibioticum-antimycoticum mix (penicilline, streptomycine en amphotericine B). | ||
| Wash buffer | RPMI (+L-Glutamine) aangevuld met 10% hitte-inactiveerd FBS en 10 mM HEPES | ||
| Antilichamen & andere reagentia voor cytokinepaneel | |||
| Biotin anti-human CD107a (LAMP-1) Antilichaam | BioLegend | 328604 | 2 μL in 200 μL compleet kweekmedium per well. Dit antilichaam werd toegevoegd met cellen tijdens PMA/ionomycine stimulatie. |
| Live Dead kleuring | 100 μL mix per well | ||
| LIVE DEAD Blue | Thermo | L23105 | 1 : 800, 0,125 μL in 100 μL PBS per well. |
| Monocyte blok | 50 μL mix per well | ||
| Monocyte blocker buffer | BioLegend | 426103 | 5 μL True Stain monocyte blocker en 45 μL FACS buffer per well |
| Oppervlakte antilichamen voor cytokinepaneel | |||
| Chemokine receptoren mix | μL/well | ||
| Anti-human CCR6-BV711 | BioLegend | 353436 | 1 |
| Anti-human CCR7-BV421 | BioLegend | 3532 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission