$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Izolacja mononuklearnych komórek krwi obwodowej (PBMC) człowieka z warstwy buffy coat
- Nabyć jedną jednostkę warstwy leukocytarnej (buffy coat) ze szpitala lub pobliskiego centrum krwiodawstwa. Nasze centrum krwiodawstwa dostarcza około 40-60 mL warstwy leukocytarnej na jednostkę pobraną od zdrowych dawców krwi.
- Wlać krew do autoklawowanej szklanej butelki o pojemności 500 mL zawierającej sterylny PBS w celu rozcieńczenia warstwy leukocytarnej. Końcowa objętość PBS + warstwy leukocytarnej powinna wynosić 250 mL.
- Napełnić dziesięć stożkowych probówek o pojemności 50 mL, wlewając do każdej 20 mL roztworu Lymphoprep.
- Ostrożnie nanieść 25 mL rozcieńczonej warstwy leukocytarnej na powierzchnię roztworu Lymphoprep, dbając o to, aby nie zmieszać go z warstwą naddaną.
- Wirować probówki przez 30 minut w temperaturze pokojowej przy 500 x g. Należy upewnić się, że hamulec wirówki jest wyłączony, aby nie zakłócić frakcji limfocytów.
- Zebrać PBMC za pomocą pipety z granicy rozdziału między warstwą Lymphoprep a warstwą osocza. Odessać osocze, pozostawiając około 1 mL nad warstwą leukocytarną zawierającą PBMC. Użyć pipety 10 mL, aby przenieść PBMC do nowej probówki 50 mL.
- Przemyć komórki dwukrotnie PBS, a następnie resuspendować je w 50 mL zimnego RPMI w celu policzenia na hemocytometrze. Typowa wydajność wynosi 8 x 108 - 1 x 109 PBMC.
Procedurę tę można przeskalować dla mniejszych objętości krwi. Rozcieńczenie próbek krwi pełnej wynosi 1:1 w PBS.
2. Magnetyczna selekcja negatywna całkowitych limfocytów T CD4+, naiwnych limfocytów T CD4+ CD45RA+ lub limfocytów T pamięci CD4+ CD45RO+ z PBMC przy użyciu zestawów do wzbogacania EasySep (Stem Cell Technologies)
Kroki należy wykonać dla 1 x 108 do 4,25 x 108 PBMC.
- Resuspenduj PBMC do końcowego stężenia 5 x 107 na mL w PBS zawierającym 2% FBS i 1mM EDTA. Przenieś komórki do nowej polipropylenowej probówki o okrągłym dnie o pojemności 14 mL.
- Izolacja całkowitej populacji ludzkich limfocytów T CD4+ metodą selekcji negatywnej: dodaj koktajl przeciwciał do wzbogacania ludzkich limfocytów T CD4+ (50 μL na mL PBMC), wymieszaj i inkubuj przez 10 minut w temperaturze pokojowej.
- Izolacja ludzkich naiwnych limfocytów T metodą selekcji negatywnej: dodaj 50 μL przeciwciała anty-CD45RO na mL zawiesiny komórek PBMC, wymieszaj i inkubuj przez 15 minut w temperaturze pokojowej. Dodaj koktajl wzbogacający dołączony do zestawu (50 μL na mL PBMC), wymieszaj i inkubuj w temperaturze pokojowej przez 10 minut.
- Izolacja ludzkich limfocytów T pamięci metodą selekcji negatywnej: dodaj koktajl przeciwciał do wzbogacania ludzkich limfocytów T CD4+ pamięci (50 μL na mL PBMC), wymieszaj i inkubuj przez 10 minut w temperaturze pokojowej.
- Dokładnie wymieszaj cząsteczki magnetyczne, aby równomiernie rozprowadzić je w roztworze. Nie mieszaj nanocząsteczek z zestawu do izolacji limfocytów naiwnych na wirówce typu vortex.
- Dodaj cząsteczki magnetyczne (100 μL na mL PBMC dla selekcji całkowitej populacji CD4+ i naiwnych limfocytów T, 50 μL na mL PBMC dla selekcji limfocytów T pamięci). Wymieszaj, delikatnie pipetując 2-3 razy, i inkubuj w temperaturze pokojowej przez 10 minut w przypadku selekcji naiwnych limfocytów T lub przez 5 minut dla selekcji limfocytów pamięci lub całkowitej populacji T CD4+.
- Dodaj PBS zawierający 2% FBS i 1 mM EDTA, aby zwiększyć objętość do 10 mL na probówkę. Wymieszaj, delikatnie pipetując 2-3 razy, a następnie umieść niezatykaną probówkę w srebrnym magnesie EasySep na 5, 10 lub 2,5 minuty odpowiednio dla całkowitych limfocytów T CD4+, naiwnych oraz limfocytów pamięci.
- Trzymając probówkę w magnesie EasySep, przelej ciecz do nowej probówki 50 mL, aby wyizolować pożądane komórki.
- Powtórz kroki 2.5 i 2.6 w celu uzyskania lepszej wydajności odzysku.
3. Warunki hodowli komórkowej w celu indukcji limfocytów T regulatorowych
- Dzień przed wykonaniem kroków 1 i 2, pokryj płytki do hodowli tkanek, rozcieńczając najpierw przeciwciało anty-CD3 (klon OKT3) do stężenia 1 μg/mL w sterylnym PBS. W przypadku płytki 6-dołkowej dodaj 2 mL PBS + anty-CD3 na dołek, dla płytki 12-dołkowej dodaj 1 mL, a dla płytki 24-dołkowej dodaj 500 μL na dołek. Przechowuj pokrytą płytkę w temperaturze 4 °C do momentu użycia.
- Przygotuj pożywkę do polaryzacji, dodając 10% inaktywowanej ciepłem płodowej surowicy bydlęcej (FBS), 100 U/mL penicyliny, 100 μg/mL streptomycyny oraz 50 μM β-merkaptoetanolu do pożywki RPMI-1640 uprzednio uzupełnionej o 2,06 mM Glutamax-I i 25 mM bufor HEPES. Następnie dodaj 2 ng/mL TGF-β oraz 5 ng/mL IL-2. Na tym etapie do pożywki można dodać interesujące badacza ligandy lub inhibitory. Resuspenduj komórki z kroku 2 do stężenia 2 x 106 komórek/mL w pożywce do polaryzacji.
- Podgrzej płytki do temperatury 37 °C i odessaj PBS z dołków pokrytych anty-CD3 przed dodaniem komórek. Dodaj 4 mL zawiesiny komórkowej na dołek dla płytki 6-dołkowej, 2 mL komórek dla płytki 12-dołkowej lub 1 mL komórek dla płytki 24-dołkowej. Puste dołki wypełnij PBS, aby ograniczyć odparowywanie pożywki. Inkubuj przez 3 dni w temperaturze 37 °C / 5% CO2.
- W 3. dniu po wysianiu, odwiruj płytkę w wirówce przez 5 minut przy 500 x g. Nie naruszając osiadłych na dnie płytki limfocytów T, usuń połowę pożywki i zastąp ją świeżą pożywką. Alternatywnie, jeśli w dołku pojawi się zbyt duże zagęszczenie komórek (stężenie powyżej 3 x 106/mL), podziel objętość po równo do drugiej płytki pokrytej anty-CD3 i uzupełnij świeżą pożywką do objętości pierwotnej. Inkubuj przez kolejne dwa do trzech dni w temperaturze 37 °C / 5% CO2.
4. Sortowanie komórek aktywowane fluorescencją (FACS) trzech populacji limfocytów T
- Przygotować bufor płuczący do FACS, dodając 0,5% (w/v) albuminy surowicy bydlęcej (BSA) oraz 2 mM EDTA do sterylnego PBS. Przechowywać bufor w temperaturze 4 °C w celu schłodzenia.
- Usunąć komórki z dołków hodowli komórkowej i przepłukać każdy dołek 2 mL PBS, aby zapewnić całkowity odzysk komórek. Przenieść wszystkie komórki do 50 mL polipropylenowych probówek i wirować przy 500 x g przez 10 minut w temperaturze 4 °C.
- Policzyć komórki za pomocą hemocytometru w celu określenia gęstości komórek.
- Do czterech oddzielnych 5 mL polistyrenowych probówek z dnem okrągłym, przeznaczonych do kontroli kompensacji, przenieść od 3-5 x 105 komórek na probówkę. Pozostałe komórki przenieść do 50 mL polipropylenowych probówek, nie przekraczając liczby 35 x 106 komórek na probówkę.
- Wirować komórki przez 5 minut w temperaturze 4 °C i odessać medium. Komórki przeznaczone do sortowania resuspendować w 90 μL zimnego buforu płuczącego na każde 1 x 106 komórek. Probówki do kontroli kompensacji resuspendować w 100 μL zimnego buforu płuczącego.
- Do komórek przeznaczonych do sortowania dodać 2 μL przeciwciał anti-CD25-PE, 3 μL anti-CD45RA-PE-Cy5 oraz 1 μL anti-CD127-APC na każde 1 x 106 komórek. Do pierwszej probówki kontroli kompensacji nie dodawać przeciwciał, do drugiej dodać 2 μL anti-CD25-PE, do trzeciej 3 μL anti-CD45RA-PE-Cy5, a do czwartej 1 μL anti-CD127-APC. Inkubować wszystkie probówki na lodzie przez 45 minut w ciemności.
- Dodać 10 mL zimnego buforu płuczącego do komórek przeznaczonych do sortowania oraz 1 mL do probówek kontroli kompensacji. Wirować wszystkie komórki przy 500 x g przez 5 minut w temperaturze 4 °C.
- Odessać bufor i resuspendować komórki do stężenia 1 x 107 komórek na mL buforu płuczącego. Przed filtrowaniem przez 40 μM nylonowy sitko do komórek dodać 1,5 μL DNase II na mL komórek. Przenieść komórki do kilku 5 mL polipropylenowych probówek z dnem okrągłym, nie przekraczając objętości 3,5 mL na probówkę. Komórki do kontroli kompensacji resuspendować w 300 μL buforu płuczącego.
- Ustawić kompensację w cytometrze przepływowym MoFlo, aby zminimalizować detekcję krzyżową przez filtry PE, APC i PE-Cy5. Ustawić bramki w celu sortowania iTregs (komórki CD25HiCD127-/LOWCD45RA-), naiwnych limfocytów T (CD25-CD45RA+) oraz limfocytów T pamięci (CD25-CD45RA-) do 5 mL polistyrenowych probówek z dnem okrągłym zawierających 1 mL surowicy cielęcej noworodka.
5. Test supresji
- Przygotować pożywkę do testu supresji, dodając do AIM-V 100 U/mL penicyliny, 100 μg/mL streptomycyny, 5 ng/mL IL-2 oraz 2 ng/mL TGF-β.
- W dniu przeprowadzenia testu oczyścić heterologiczne limfocyty T CD4+ z warstwy leukocytarnej (buffy coat), zgodnie z instrukcjami w krokach 1 i 2. Będą one stanowić komórki docelowe w teście supresji i nie zawierają komórek Treg CD25+, co przedstawiono na Rysunku 2, dzień 0.
- Znakować komórki za pomocą zestawu CellTrace zgodnie z instrukcjami producenta, z wyjątkiem zastosowania jedynie 1 μL roztworu stokowego 5 mM na 1 mL komórek zamiast 2 μL. Chroniąc przed bezpośrednim światłem, dodać 18 μL DMSO dostarczonego w zestawie CellTrace do jednej fiolki CFSE, aby przygotować roztwór stokowy 5 mM. Resuspendować wymaganą liczbę komórek docelowych (maksymalnie 1 x 107) w podgrzanym PBS + 0,1% (w/v) BSA do stężenia końcowego 1 x 106 komórek/mL. Dodać 1 μL 5 mM CFSE na 1 mL komórek i inkubować w kąpieli wodnej w temperaturze 37 °C przez 5 minut. Dodać 5 objętości kompletnego, lodowatego RPMI z 10% FBS, aby przerwać barwienie, i inkubować na lodzie przez 5 minut. Przemyć komórki dwukrotnie zimnym kompletnym RPMI i resuspendować 1 x 105 komórek w 100 μL pożywki do testu supresji.
- Kuleczki kontrolne supresji Treg (Treg suppression inspector beads) znajdują się w stężeniu stokowym 2 x 107 kuleczek/mL. Odwirować liczbę kuleczek równą całkowitej liczbie komórek na eksperyment poprzez szybkie wirowanie w probówce typu Eppendorf. Przemyć kuleczki raz w RPMI i ponownie odwirować. Po odessaniu RPMI resuspendować kuleczki w taki sposób, aby odpowiednia liczba kuleczek na dołek znajdowała się w 8 μL pożywki do testu supresji.
- Do 96-dołkowej płytki hodowlanej z okrągłym dnem dodać komórki znakowane CFSE (1 x 105 komórek/mL), kuleczki kontrolne oraz spolaryzowane i posortowane komórki (1 x 105 komórek/mL) w świeżej pożywce do testu supresji, zachowując pożądany stosunek komórek docelowych (znakowanych CFSE) do efektorowych (posortowanych) w końcowej objętości 200 μL. Wszystkie warunki należy ustawić w trzech powtórzeniach.
- Przygotować pierwszy z dwóch wariantów kontrolnych, dodając do każdego dołka 100 μL komórek znakowanych CFSE, 8 μL kuleczek kontrolnych oraz 1 x 105 świeżych, nieznakowanych komórek w 92 μL pożywki do testu supresji. Drugą kontrolę przygotować z tymi samymi komponentami komórkowymi, ale bez kuleczek kontrolnych Treg.
- Przykryć płytkę folią aluminiową i inkubować w temperaturze 37 °C / 5% CO2 przez pięć dni.
- W ciemności zebrać komórki z każdego dołka za pomocą pipety i umieścić w 5 mL polistyrenowej probówce z okrągłym dnem. Wirować komórki przy 500 x g przez 5 minut w temperaturze 4 °C, odessać pożywkę i resuspendować w 300 μL zimnego buforu do mycia FACS z kroku 4. Przeanalizować pierwsze 3 x 104 zdarzeń CFSE+ z bramki żywych limfocytów reprezentujących komórki docelowe na histogramie za pomocą oprogramowania Cell Quest.
6. Reprezentatywne wyniki
Przykład pseudokolorowych wykresów kropkowych z cytometrii przepływowej w pięciodniowym przebiegu czasowym, monitorujących różnicowanie iTreg na podstawie względnej koekspresji CD25 z FoxP3, CTLA-4 i CD45RA, przedstawiono na Rysunku 2. Histogram na Rysunku 3 obrazuje pomyślny test supresji, w którym posortowane iTreg (komórki CD25HiCD45RA- CD127-/LOW) są jedyną subpopulacją z pięciodniowej hodowli, która nabyła zdolności regulacyjnych/supresyjnych. Rysunek 4 przedstawia indukcję Tregs z puli naiwnych limfocytów T (panele górne) oraz puli pamięciowych limfocytów T (panele dolne) po pięciodniowej hodowli w standardowym medium do iTreg. Barwienie początkowych komórek CFSE wykazuje, że zarówno naiwne (panel prawy górny), jak i pamięciowe limfocyty T (panel prawy dolny) różnicują się w iTreg (komórki o najwyższej ekspresji FoxP3) dopiero po kilku rundach podziałów komórkowych.

Rycina 1. Schemat procedury eksperymentalnej. PBMC są izolowane z ludzkiej krwi obwodowej za pomocą centryfugacji gradientowej przed magnetyczną selekcją negatywną limfocytów T CD4+CD25-. Po pięciu do sześciu dniach hodowli komórki są poddawane analizie FACS i inkubowane wspólnie z heterologicznymi komórkami docelowymi znakowanymi CFSE w celu pomiaru aktywności supresyjnej.

Rycina 2. Oczyszczone ludzkie pierwotne limfocyty T CD4+CD25- są hodowane w pożywce do iTreg. Alikwoty komórek pobiera się bezpośrednio po izolacji (dzień 0) oraz w dniach 1, 3 i 5 hodowli komórkowej w celu monitorowania progresji markerów CD45RA, FoxP3, CTLA-4 i CD25. Profil iTreg odpowiada fenotypowi CD45RA-, FoxP3Hi, CTLA-4Hi i CD25Hi (wyróżniono w oknie na wykresie).

Rycina 3. Oczyszczone komórki CD4+ oznakowane CFSE (1 x 105/dołek) hodowane są z Treg suppression inspector beads w obecności posortowanych naiwnych komórek T, komórek pamięci lub iTregs (3 x 104/dołek). Po pięciu dniach komórki są zbierane, a profil CFSE barwionych komórek analizowany za pomocą cytometrii przepływowej. Obecność komórek iTreg całkowicie znosi proliferację limfocytów T CD4+. Liczby wskazują procent komórek oznakowanych CFSE, które uległy podziałowi.

Rycina 4. Oczyszczone ludzkie pierwotne naiwne (CD4+CD25-CD45RA+) i pamięciowe (CD4+CD25-CD45RO+) limfocyty T są barwione CFSE i hodowane w medium do iTreg. Po pięciu dniach przeprowadzono fenotypowanie komórek i oszacowano tempo podziałów komórkowych. Jak wskazano na Rycynie 2, podzbiór iTreg zróżnicowany z obu populacji odpowiada fenotypowi CD45RA-CD25Hi FoxP3Hi oraz CTLA-4Hi (dwóch ostatnich nie pokazano). Porównawcze profile barwienia CFSE identyfikują iTregi (tutaj jako limfocyty T o najwyższej ekspresji FoxP3) jako komórki o największej zdolności do proliferacji podczas pięciodniowej hodowli.