Artykuł metodologiczny

Analizy wielobarwnej cytometrii przepływowej komórkowej odpowiedzi immunologicznej u makaków rezusów

DOI:

10.3791/1743

22 kwietnia 2010

W tym artykule

Podsumowanie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pokazujemy użyteczność wielokolorowej cytometrii przepływowej do szczegółowej charakterystyki fenotypowej i funkcjonalnej całkowitych i pamięciowych podzbiorów limfocytów T CD4+ i CD8+ u makaków rezusów, idealnego modelu do badań nad szczepionką HIV/AIDS.

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Model makaka rezusa jest obecnie najlepszym dostępnym modelem HIV-AIDS pod względem zrozumienia patogenezy, a także rozwoju szczepionek i środków terapeutycznych1,2,3. W tym miejscu opisujemy metodę szczegółowej analizy fenotypowej i funkcjonalnej komórkowych odpowiedzi immunologicznych, w szczególności wewnątrzkomórkowej produkcji cytokin przez limfocyty T CD4 + i CD8 +, a także poszczególne podzbiory pamięci. Uzyskaliśmy precyzyjne pomiary ilościowe i jakościowe dotyczące produkcji interferonu gamma (INF-) i interleukiny (IL)-2 w limfocytach T CD4 + i CD8 + z PBMC makaka rezusa stymulowanego PMA plus jonomycyna (PMA + I). Profile cytokin były różne w różnych podzbiorach komórek pamięci. Co więcej, protokół ten zapewnił nam czułość pozwalającą wykazać nawet niewielkie frakcje podzbiorów limfocytów T CD4 + i CD8 + specyficznych dla antygenu w próbkach PBMC od makaków rezusów immunizowanych peptydową szczepionką koktajlową z otoczką HIV opracowaną w naszym laboratorium. Technika wielokolorowej cytometrii przepływowej jest potężnym narzędziem do precyzyjnej identyfikacji różnych populacji limfocytów T 4,5 ze zdolnością wytwarzania cytokin6 po stymulacji nieswoistej lub specyficznej dla antygenu 5,7.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Procedury szczegółowej analizy fenotypowej i funkcjonalnej całkowitych i pamięciowych podzbiorów limfocytów T można podzielić na cztery części: 1) Przygotowanie komórek i stymulacja antygenowa, 2) Barwienie markerów powierzchniowych, 3) Barwienie cytokin wewnątrzkomórkowych i 4) Analizy cytometrii przepływowej.

1. Przygotowanie komórek i stymulacja antygenowa

  1. W protokole tym wykorzystano zarówno świeżo wyizolowane, jak i kriokonserwowane komórki jednojądrzaste krwi obwodowej (PBMC). PBMC wyizolowano z heparynizowanych lub cytrynowanych próbek krwi żylnej makaków rezusów przez sedymentację w gradiencie gęstości przy użyciu Ficoll-Hypaque (Histopaquen-1077, Sigma-Aldrich, ST. Louis, MO). Podwielokrotności PBMC przechowywano zamrożone w 90% FCS i 10% DMSO w ciekłym azocie.
  2. Podczas stosowania kriokonserwowanego PBMC, fiolki zamrożonego PBMC wyjęto z ciekłego azotu i szybko rozmrożono w łaźni wodnej o temperaturze 37 °C, delikatnie wymieszano, przemyto RPMI-1640 (HyClone laboratories, logan, UT) w celu usunięcia pożywki zamrażającej i ponownie zawieszono w kompletnej pożywce [CM; Suplement RPMI-1640 z 10% inaktywowanym termicznie FCS (laboratoria HyClone), 2mM L-glutaminą (Sigma-Aldrich), 100U/ml penicyliny/streptomycyny (Invitrogen) i hodowany na 6-dołkowych płytkach do hodowli tkankowych przez noc w temperaturze 37°C w wilgotnej atmosferze 5% CO2 . Następnego ranka liczbę żywotnych komórek oznaczono metodą wykluczania barwnika trypan-niebieski barwnik i ponownie zawieszono w CM.
  3. Komórki traktowano inaczej pod kątem stymulacji nieswoistej i specyficznej dla antygenu, a następnie analizowano cytokiny: (a) W przypadku niespecyficznej stymulacji 12-mirystynianem forbolu 13-octanem (PMA) i jonomycyną (I) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), podwielokrotności komórek w objętości 0,1 ml (1,0 x 106 komórek/dołek) posiewano w indywidualnych dołkach 96-dołkowych płytek do hodowli tkankowych (BD Biosciences, Jezioro Franklin, NJ). PMA i jonomycynę stosowano w końcowym stężeniu odpowiednio 50 ng / ml i 500 ng / ml. Ostateczna całkowita objętość dla 96-dołkowej płytki do hodowli tkankowej wynosi 0,2 ml / dołek: (b) W przypadku stymulacji specyficznej dla antygenu, 1,0 x 106 komórek w objętości 1,0 ml posiano w indywidualnych dołkach 24-dołkowych płytek do hodowli tkankowych (BD Biosciences, Franklin lake, NJ), gdzie studzienki poddano wstępnej obróbce, jak opisano wcześniej z modyfikacją9. Krótko mówiąc, 24-dołkowe płytki do hodowli tkankowych pokryto 2,5 μg/ml/ml / studzienka kozich anty-mysich IgG (H + L) (Laboratorium Kierkegaarda i Perry'ego, Gaithersburg, MD) w 50 mM roztworze Tris (PH 8,6) przez 4 °C przez noc. Następnego ranka płytki zostały dwukrotnie umyte sterylnym PBS i kostymulującym mAb CD49d, klon 9F10 (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia) dodawano w stężeniu 10 μg/ml/basenik, a następnie inkubowano przez godzinę w temperaturze 37°C. Po inkubacji płytki przemywano dwukrotnie sterylnym PBS w temperaturze pokojowej. Antygeny będące przedmiotem zainteresowania (w tym koktajl sześciu peptydów otoczki HIV 8) dodano w końcowym stężeniu 10 μg/ml każdego peptydu. Dodatkowe studzienki z komórkami w samym CM przygotowano jako kontrolę ujemną. Ostateczna całkowita objętość dla każdego dołka z 24-dołkowej płytki do hodowli tkankowej wynosiła 1,0 ml.
  4. Komórki hodowano przez 6 godzin w temperaturze 37°C w wilgotnej atmosferze 5% CO2 . Brefeldin A (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) dodano do kultury w dawce 10 μg/ml na ostatnie 4,5 godziny stymulacji. Następnie komórki przeniesiono do probówek polipropylenowych o pojemności 5 ml i przemyto zimnym (4°C) buforem do przemywania (PBS firmy Dulbecco (DPBS, Ca2/Mg2-free; Life technologies, Rockville, MD) z 2% inaktywowanym termicznie FCS), a następnie przetwarzane do barwienia różnymi przeciwciałami znakowanymi fluorescencyjnie.

2. Barwienie powierzchni markerami immunofluorescencji

  1. Stymulowane komórki najpierw barwiono żywym/martwym reaktywnym barwnikiem fluorescencyjnym 1ul w temperaturze 4 °C w ciemności przez 30 minut, a następnie przemywano raz buforem do płukania na zimno.
  2. Następnie do komórek dodano następujące odpowiednio miareczkowane fluorescencyjnie przeciwciała monoklonalne: anty-CD3 PE-Cy7 (SP34-2), anty-CD8 Alexa700 (RPA-T8), anty-CD28 PerCP-cy5.5 (L293), anty-CD95 APC (DX2) i anty CD4 pacyficzny niebieski (OKT4), wszystkie z BD Biosciences (Franklin lake, NJ), z wyjątkiem CD4 pacyficznego niebieskiego (OKT4) z eBioscience (San Diego, CA). Komórki inkubowano przez 30 minut w temperaturze 4°C w ciemności.
  3. W każdym eksperymencie wykorzystano zarówno kontrole kompensacyjne, jak i kontrole fluorescencji minus jeden (FMO)10,11. Kontrole kompensacyjne wykorzystano do określenia współczynników rozlewania się każdej pojedynczej plamy do innych detektorów. W przypadku kontroli kompensacyjnych kompletny zestaw probówek zawierających zawiesiny komórkowe jednej z małp barwiono fluorescencyjnie sprzężonymi mAb indywidualnie jako barwienia jednokolorowe. FMO to wielokolorowa kombinacja barwienia, która zawiera wszystkie odczynniki oprócz jednego interesującego i służy do określania granicy między populacją dodatnią i ujemną poprzez powielanie poziomu autofluorescencji i danych obecnych w całkowicie wybarwionej próbce.
  4. Wybarwione komórki przemywano następnie buforem do płukania na zimno i utrwalono w roztworze utrwalającym/przepuszczalnym (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia) przez co najmniej 10 minut (na tym etapie komórki mogą być przechowywane przez noc w temperaturze 4°C w ciemności) przed wykonaniem wewnątrzkomórkowego barwienia cytokin.

3. Barwienie cytokin wewnątrzkomórkowych

  1. Stałe komórki przemyto buforem przepływowym, a następnie buforem Perm/Wash (BD Biosciences; San Jose, CA) został dodany zgodnie z instrukcjami producenta. Krótko mówiąc, komórki inkubowano w 0,1 ml buforu 1X Perm/Wash przez 10 minut w temperaturze 4°C w ciemności.
  2. Następnie komórki inkubowano z odpowiednio miareczkowanym anty-IFN-γ znakowanym FITC (B27) i anty-IL-2 znakowanym PE (MQ1-17H12) przez 60 minut w temperaturze 4°C w ciemności.
  3. Następnie komórki przemyto jeszcze dwa razy roztworem permeabilizacyjnym
  4. Po ostatnim płukaniu komórki zostały ponownie zawieszone w 1% paraformaldehydzie w DPBS i poddane analizie cytometrii przepływowej w ciągu 24 godzin.

4. Analiza cytometrii przepływowej

  1. Wybarwione komórki pozyskano za pomocą cytometru przepływowego LSR II (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia) lub CyAn ADP (Dako, Carpinteria, Kalifornia). Dane FACS analizowano za pomocą oprogramowania FlowJo (Tree Star, Ashland, OR).
  2. Rysunek 1 przedstawia schemat bramkowania wykorzystany do analiz różnych podzbiorów limfocytów T z reprezentatywnego zwierzęcia. Limfocyty najpierw bramkowano za pomocą rozproszenia do przodu (FSC) w porównaniu z rozproszeniem bocznym (SSC), a następnie zidentyfikowano żywe limfocyty na podstawie SSC i populacji akwa-ujemnej. Limfocyty T zostały następnie pozytywnie zidentyfikowane przez ekspresję CD3, a następnie wykrycie CD4 + CD8- (limfocyty T CD4 +) i CD4 - CD8 + (limfocyty T CD8 +) w populacji limfocytów T CD3 +. Limfocyty T CD4 + i CD8 + zostały dalej rozróżnione na różne podzbiory na podstawie ekspresji CD28 i CD95 jako komórek naiwnych (Tn, CD28 + CD95-), pamięci centralnej (Tcm, CD28 + CD95 +) i pamięci efektorowej (Tem, CD28-CD95 +), jak opisano w literaturze5, 10.
  3. Rysunek 2 pokazuje, w jaki sposób różne podzbiory limfocytów T CD4 + i CD8 + oceniano pod kątem zdolności funkcjonalnej pod względem produkcji cytokin (INF-γ i / lub IL-2) w odpowiedzi na stymulację PMA i jonomycyną (PMA + I).

5. Reprezentatywne dane FACS

Skład PBMC u makaków rezusów został określony za pomocą analizy FACS. Rysunek 1 przedstawia schemat bramkowania wykorzystany do analiz różnych podzbiorów limfocytów T od reprezentatywnego zwierzęcia. Limfocyty najpierw bramkowano za pomocą rozproszenia do przodu (FSC) w porównaniu z rozproszeniem bocznym (SSC), a następnie zidentyfikowano żywe limfocyty na podstawie SSC i populacji akwa-ujemnej. Limfocyty T zostały następnie zidentyfikowane przez ekspresję CD3. Określono również populacje CD4 + CD8- (limfocyty T CD4 +) i CD4 - CD8 + (limfocyty T CD8 +) w populacji limfocytów T CD3 +. Jak pokazano na rysunku 2, limfocyty T CD4 + i CD8 + zostały dalej rozróżnione na różne podzbiory na podstawie ekspresji CD28 i CD95 jako komórek naiwnych (Tn, CD28 + CD95-), pamięci centralnej (Tcm, CD28 + CD95 +) i pamięci efektorowej (Tem, CD28- CD95 +). Rysunek 2A pokazuje produkcję INF-γ i IL-2 w niestymulowanych i stymulowanych PMA / jonomycyną limfocytach T CD4 + i podzbiorach, a Figura 2B pokazuje produkcję INF-γ i IL-2 w niestymulowanych i stymulowanych PMA / jonomycyną limfocytach T CD8 + i podzbiorach Zwróć uwagę na odrębne profile cytokin wywołane stymulacją w każdym podzbiorze.

figure-protocol-1
Rysunek 1. Strategia bramkowania stosowana do analizy składu PBMC metodą cytometrii przepływowej u makezów rezusów. Proszę kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję rysunku 1.

figure-protocol-2
figure-protocol-3
Rysunek 2. (A) Profil produkcji cytokin całkowitych limfocytów T CD4 + i podzbiorów. (B) Profil produkcji cytokin całkowitych limfocytów T CD8 + i podzbiorów. Proszę kliknij tutaj aby zobaczyć większą wersję rysunku 2a, lub tutaj, aby zobaczyć większą wersję rysunku 2b.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Podziękowania

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dr. Pramod Nehete i Pani Bharti Nehete za próbki krwi makaków i PBMC; Praca ta była częściowo wspierana przez fundusze z grantu NIH AI 46969, a wszystkie pożywki do hodowli komórkowych zostały wyprodukowane przez Centralne Laboratorium Pożywek, które jest finansowane z grantu NIH CA 16672.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze

Roztwór i

  • Ficoll-Hypaque (Histopaquen-1077, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)
  • RPMI-1640 medium (HyClone laboratories, Logan, UT)
  • Płodowa surowica bydlęca (FBS), (HyClone laboratories, Logan, UT)
  • L-glutamina (Sigma-Aldrich; St. Louis, MO)
  • Penicylina/streptomycyna (Invitrogen; Carlsbad, CA)
  • Odczynnik błękitu trypanowego (Sigma-Aldrich; St. Louis, MO)
  • 50 mM Tris, PH 8,6; filtrowane i przechowywane w temperaturze 4 stopni; C
  • Dulbecco's PBS (DPBS, wolne od Ca2/Mg2; Life technologies, Rockville, MD)
  • Flow bufor do mycia: suplement DPBS z 2% FBS, przechowywać w temperaturze 4 stopni; C
  • BD Zestaw roztworów do utrwalania/przepuszczalności Cytofix/Cytoperm (BD Biosciences; San Jose, CA)

Agenci aktywujący

  • Phorbol 12-mirystynian 13-octan (PMA) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)
  • Ionomycyna (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)
  • Kosimulujący mAb CD49d, klon 9F10 (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia)
  • Affinity oczyszczone przeciwciało F (ab)2 fragmenty koziej anty-mysiej IgG (H + L) (Kierkegaard and Perry Laboratory, Gaithersburg, MD)
  • Specyficzne środki aktywujące mogą obejmować pule peptydów, pojedynczy peptyd lub całe białko

Inhibitory wydzielania cytokin

  • Brefedin A (BFA, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)
  • Golgi Plug może być stosowany alternatywnie (BD Biosciences; San Jose, CA)

Przeciwciała

  • Żywy/martwy zestaw do utrwalania fluorescencyjnego koloru wodnego (Invitrogen; Karlowe Wary, Kalifornia)
  • CD3 PE-Cy7 (SP34-2), (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia)
  • CD4 niebieski pacyficzny (OKT4), (eBiosciences (San Diego, Kalifornia)
  • CD8 Alexa700 (RPA-T8), (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia)
  • CD28 PerCP-cy5.5 (L293), (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia)
  • CD95 APC (DX2), (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia)
  • IFN- FITC (B27), (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia)
  • IL-2 PE (MQ1-17H12), (BD Biosciences; San Jose, Kalifornia)

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ogg, G. S. Quantitation of HIV-1-specific cytotoxic T lymphocytes and plasma load of viral RNA. Science. 279, 2103-2106 (1998).
  2. Borrow, P., Lewicki, H., Hahn, B. H., Shaw, G. M., Oldstone, M. B. Virus-specific CD8+ cytotoxic T-lymphocyte activity associated with control of viremia in primary human immunodeficiency virus type 1 infection. J Virol. 68, 6103-6110 (1994).
  3. Koup, R. A. Temporal association of cellular immune responses with the initial control of viremia in primary human immunodeficiency virus type 1 syndrome. J Virol. 68, 4650-4655 (1994).
  4. Walker, J. M., Maecker, H. T., Maino, V. C., Picker, L. J. Multicolor flow cytometric analysis in SIV-infected rhesus macaque. Methods Cell Biol. 75, 535-557 (2004).
  5. Pitcher, C. J. Development and homeostasis of T cell memory in rhesus macaque. J Immunol. 168, 29-43 (2002).
  6. Jung, T., Schauer, U., Heusser, C., Neumann, C., Rieger, C. Detection of intracellular cytokines by flow cytometry. J Immunol Methods. 159, 197-207 (1993).
  7. Keeney, T. S., Nomura, L. E., Maecker, H. T., Sastry, K. J. Flow cytometric analysis of macaque whole blood for antigen-specific intracellular cytokine production by T lymphocytes. J Med Primatol. 32, 23-30 (2003).
  8. Gauduin, M. C. Optimization of intracellular cytokine staining for the quantitation of antigen-specific CD4+ T cell responses in rhesus macaques. J Immunol Methods. 288, 61-79 (2004).
  9. Baumgarth, N., Roederer, M. A. A practical approach to multicolor flow cytometry for immunophenotyping. J Immunol Methods. 243, 77-97 (2000).
  10. De Rosa, S. C., Herzenberg, L. A., Roederer, M. 11-color 13-parameter flow cytometry: identification of human naive T cells by phenotype, function, and T-cell receptor diversity. Nat Med. 7, 245-248 (2001).
  11. Tung, J. W., Parks, D. R., Moore, W. A., Herzenberg, L. A. New approaches to fluorescence compensation and visualization of FACS data. Clin Immunol. 110, 277-283 (2004).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

PBMC makaka rezusawewn trzkom rkowa produkcja cytokinlimfocyty T CD4limfocyty T CD8analiza podzbior w kom rek pami cistymulacja PMA i ionomycynbarwienie marker w powierzchniowychkontrole kompensacjianaliza w programie FlowJo

Powiązane artykuły