RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pl_PL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Z funkcjami efektorowymi odmiennymi od innych podzbiorów limfocytów T, komórki Th17 są centralnie zaangażowane w autoimmunizację zapalną. Ten protokół różnicowania Th17 in vitro zapewnia środki do określenia, czy naiwne limfocyty T CD4 + mogą różnicować się w komórki Th17 i dalszego badania ich roli w autoimmunizacji i odpowiedzi gospodarza.
Komórki Th17 są odrębnym podzbiorem limfocytów T, które wytwarzają interleukinę 17 (IL-17) i różnią się funkcją od innych podzbiorów limfocytów T, w tym Th1, Th2 i limfocytów T regulatorowych. Komórki Th17 okazały się głównym winowajcą nadgorliwych zapalnych odpowiedzi immunologicznych związanych z wieloma zaburzeniami autoimmunologicznymi. W tej metodzie oczyszczamy limfocyty T ze śledziony i węzłów chłonnych myszy C57BL / 6 i stymulujemy oczyszczone limfocyty T CD4 + w kontrolnych i indukujących Th17 środowiskach. Środowisko indukujące Th17 obejmuje stymulację w obecności przeciwciał anty-CD3 i anty-CD28, IL-6 i TGF-β. Po inkubacji przez co najmniej 72 godziny i przez okres do pięciu dni w temperaturze 37 °C, komórki są następnie analizowane pod kątem zdolności do wytwarzania IL-17 za pomocą cytometrii przepływowej, qPCR i ELISA. Zróżnicowane limfocyty T CD4 + CD25 Th17 można wykorzystać do dalszego wyjaśnienia roli, jaką komórki Th17 odgrywają w początku i progresji autoimmunizacji i obronie gospodarza. Co więcej, różnicowanie limfocytów CD4 + CD25 za pomocą Th17 z odrębnych mysich modeli nokautu/choroby może przyczynić się do naszego zrozumienia plastyczności losu komórki.
Limfocyty T CD4+ (limfocyty T) odgrywają kluczową rolę w obronie układu odpornościowego przed zakaźnymi mikroorganizmami. I odwrotnie, limfocyty T są również ściśle związane z początkiem i progresją chorób autoimmunologicznych, takich jak cukrzyca typu 1, toczeń rumieniowaty układowy i reumatoidalne zapalenie stawów. Limfocyty T CD4 + ulegają aktywacji poprzez połączenie interakcji receptora limfocytów T (TCR) z cząsteczkami pokrewnego antygenu / głównego kompleksu zgodności tkankowej II (MHCII) oraz interakcji receptora CD28 z ligandami B7.1 / B7.215. Oprócz zapewnienia stymulacji TCR i kostymulacji CD28, komórki prezentujące antygen zapewniają również środowisko cytokinowe, które określa stan różnicowania limfocytów T, kierując w ten sposób odpowiedzią limfocytów T na dany antygen. Odrębne interakcje komórkowe między patogenem a antygenem tworzą odrębne środowiska cytokinowe, które przechylają limfocyty T w dół odrębnych szlaków skoncentrowanych na eliminacji patogenu inicjującego. Niestety, szlaki efektorowe limfocytów T, pierwotnie zaprojektowane do eliminowania inwazyjnych patogenów, mogą być błędnie skierowane przeciwko własnym tkankom15. Dlatego lepsze zrozumienie stanu różnicowania każdego odrębnego podzbioru limfocytów T CD4 + ma kluczowe znaczenie dla naszego zrozumienia, jak modulować równowagę między eliminacją patogenów a tolerancją na siebie.
Oprócz szlaków różnicowania limfocytów Th1, Th2 i indukowalnych regulatorowych limfocytów T, naiwne limfocyty T mogą być również napędzane przez cytokiny w dół szlaku Th17. Podczas gdy komórki Th1 zwalczają patogeny wewnątrzkomórkowe, komórki Th2 eliminują patogeny zewnątrzkomórkowe, a limfocyty T regulatorowe (Treg) minimalizują reakcje zapalne1, 16; Komórki Th17 odgrywają ważną rolę w eliminacji zewnątrzkomórkowych bakterii i grzybów. Komórki Th17 są na ogół oznaczone ekspresją specyficznego dla linii czynnika transkrypcyjnego RORγT i wytwarzaniem IL-17A, który sprzyja aktywacji makrofagów i neutrofili1, 7.
Komórki Th17 były zamieszane w kilka chorób autoimmunologicznych i związane z nimi modele gryzoni. Na przykład wykazano, że IL-23 (która jest wymagana do utrzymania fenotypu Th17), ale nie IL-12, była głównym winowajcą eksperymentalnego autoimmunologicznego zapalenia mózgu (EAE), modelu choroby gryzoni dla SM. Następnie wykazano, że zmniejszenie produkcji IL-17 jest skorelowane z zapobieganiem EAE2, 6, 17. Ponadto komórki Th17 są związane z innymi zaburzeniami autoimmunologicznymi, w tym zapaleniem stawów i toczniem rumieniowatym układowym (SLE)10, 16. Wykazano, że myszy p19-/- z niedoborem IL-23 mają bardzo niską liczbę komórek Th17 i są odporne na rozwój nie tylko EAE, ale także zapalenia stawów wywołanego kolagenem, modelu reumatoidalnego zapalenia stawów10, 18. Ponadto stwierdzono również, że myszy leczone neutralizującymi przeciwciałami IL-17A po wystąpieniu zapalenia stawów wywołanego kolagenem mają również ustąpienie uszkodzenia stawów18. Należy zauważyć, że rola komórek Th17 w progresji choroby autoimmunologicznej pozostaje do scharakteryzowania, ponieważ ostatnie badania wykazały również ochronną rolę komórek Th17 w cukrzycy typu 1 9, 11 i zapaleniu jelit14. Badania te potwierdzają znaczenie różnicowania Th17 w autoimmunizacji.
Różnicowanie in vitro Th17 jest niezbędną metodą w badaniach nad limfocytami T, ponieważ istnieją co najmniej dwa kłopotliwe pytania, które wymagają dalszych badań: 1) Jak dokładnie IL-6 reguluje równowagę między różnicowaniem Treg i Th17, oraz 2) jakie są dokładne mechanizmy zaburzeń zapalnych wywołanych przez IL-17? Nasza metoda wykorzystuje limfocyty T CD4+CD25- ze śledziony i węzłów chłonnych myszy C57BL/6. Ważne jest, aby pamiętać, że chociaż możliwe jest wywołanie różnicowania Th17 przy użyciu zanieczyszczonej populacji, uzyskanie co najmniej 80% czystej populacji limfocytów T CD4 + CD25 neguje wszelkie obawy o zanieczyszczenie i zapewnia bardziej pomyślne wyniki różnicowania Th17. W celu uzyskania prawidłowego różnicowania Th17, limfocyty T CD4 + CD25 inkubuje się w obecności anty-CD3 i anty-CD28, które dostarczają sygnały aktywacyjne, odpowiednio 1 i 2 oraz IL-6 i TGF-β. Chociaż doniesiono, że sama IL-23 może być wykorzystana do osiągnięcia różnicowania Th17, później wykazano, że IL-23 jest niezbędna dla stabilności populacji komórek Th17, ale IL-6 i TGF-β są niezbędne do różnicowania Th173, 18, 19. Badania na myszach wykazały, że receptor IL-23 ulega ekspresji na limfocytach T CD4 + dopiero po ich stymulacji IL-6 i TGF-β13, 18. Ponadto komórki Th17 będą z powodzeniem rozwijać się w obecności przeciwciał blokujących IL-23, o ile obecne są IL-6 i TGF-β18, 19. W związku z tym ten protokół różnicowania Th17 zapewnia odpowiednie warunki do skutecznego indukowania różnicowania Th17. Lepsze zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw różnicowania Th17 i produkcji IL-17 stwarza szansę na opracowanie lepszych metod leczenia chorób autoimmunologicznych13.
Wszystkie zwierzęta były wykorzystywane zgodnie z protokołami zatwierdzonymi przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt.
1. Przygotowanie miksów i mediów
2. Komórki zostaną posiane w trzech egzemplarzach w następujących warunkach
3. Anty-CD3 na płytce (10 μg/ml)
Zaleca się, aby przygotowanie płytek anty-CD3 z płytkami było wykonane co najmniej 4 godziny przed dodaniem komórek do płytek.
4. Sekcja myszy
Uwaga: Zaleca się zacząć od węzłów chłonnych, a skończyć na śledzionie, ponieważ krew utrudni dostrzeżenie pozostałych węzłów chłonnych w buforze autoMAC.
Uwaga: Po uzyskaniu zawiesiny pojedynczej komórki, roztwór powinien wyglądać jak blady, spójny roztwór bez widocznych kawałków tkanki stałej. Jeśli pozostaną ciała stałe, należy je ponownie zassać i dozować przez nowy złożony kawałek nylonu umieszczony w nowej probówce wirówkowej o pojemności 15 ml.
5. Separacja komórek
6. Zróżnicowanie Th17
7. Aktywacja komórek (konieczna tylko do barwienia wewnątrzkomórkowego)
8. Barwienie wewnątrzkomórkowe
9. Analiza cytometryczna przepływowa
*Całkowita bezwzględna liczba komórek została uzyskana po trzykrotnym połączeniu próbki
**Bezwzględną liczbę komórek CD4 + CD25 + IL-17A + określono przez pomnożenie całkowitej liczby komórek przez procent żywej bramki i procent całkowitej liczby komórek zawierających markery specyficzne dla linii, CD4, CD25 i IL-17A, określone za pomocą cytometrii przepływowej.
10. qPCR i ELISA
Ten protokół różnicowania Th17 rozpoczyna się od usunięcia śledziony oraz węzłów chłonnych pachowych, ramiennych, krezkowych, szyjnych i pachwinowych. Reprezentację lokalizacji każdego z nich można znaleźć na rysunkach 2 i 3. Rysunki 1 i 5 przedstawiają wizualną reprezentację metod opisanych w niniejszym protokole.
Ten protokół Th17 skupia się na różnicowaniu od populacji limfocytów T CD4+CD25-. Ważne jest, aby zwrócić uwagę na to, jak skutecznie autoMACS Pro Cell separation wzbogaca naszą pożądaną populację CD4 + CD25- z połączonego całkowitego węzła chłonnego i śledziony (ryc. 4). Niefrakcjonowane, połączone węzły chłonne i splenocyty oraz frakcje oddzielone autoMAC wybarwiono przeciwciałami antyCD4 i antyCD25, a następnie przeprowadzono analizę cytometryczną przepływową (ryc. 4). Rycina 4A przedstawia reprezentatywny profil procentowy limfocytów CD4 + CD25 + i CD4 + CD25- obecnych w niefrakcjonowanych, zbitych węzłach chłonnych i śledzionie za pomocą cytometrii przepływowej. Procedura izolacji zapewnia również wzbogaconą populację Treg CD4 + CD25 + od myszy C57BL / 6, którą można wykorzystać w dodatkowych eksperymentach (Figura 4B). Rysunek 4C pokazuje nasze pożądane wzbogacenie komórek w populacji, która składa się w 84% z limfocytów T CD4 + CD25, z usuniętą zdecydowaną większością limfocytów Treg CD4 + CD25 +. Konsekwentnie mamy małą populację komórek nielimfatycznych, która jest obecna we wzbogaconym CD4 + CD25-, ale nie zakłóca procesu różnicowania (Figura 4C). Nasza wzbogacona populacja limfocytów T CD4 + CD25 pomaga zapewnić skuteczniejsze różnicowanie Th17.
Rysunek 5 pokazuje schemat naszej procedury różnicowania Th17. Nasza wzbogacona populacja CD4 + CD25- jest inkubowana w warunkach różnicowania Th17 (anty-CD3, anty-CD28, IL-6 i TGF-β) lub kontrolnych (anty-CD3, anty-CD28). Na rycinie 6 widać, że podczas gdy inkubacja limfocytów T CD4 + CD25 z anty-CD3, anty-CD28 przez 5 dni dała limfocyty T CD25 +, inkubacja w warunkach indukujących Th17 dała podzbiór limfocytów IL17 wytwarzających CD4 + CD25 +. Proszę zapoznać się z tabelą 1, aby zapoznać się z przykładami bezwzględnej liczby komórek CD4 + CD25 + IL-17A + po 5 dniach inkubacji w warunkach iTh17.
Status różnicowania Th17 można dodatkowo ocenić za pomocą ilościowego PCR i ELISA. Rycina 7 przedstawia dane ze wzbogaconych limfocytów T CD4 + CD25 inkubowanych w warunkach kontrolnych lub indukujących Th17. Limfocyty T CD4 + CD25 inkubowane w warunkach Th17 regulują w górę IL17A, co można ustalić za pomocą qPCR (Figura 7A) i ELISA (Figura 7B). Czynnik transkrypcyjny specyficzny dla Th17 RORγT jest również regulowany w górę przez limfocyty T CD4 + CD25 inkubowane w warunkach indukujących Th17 i można go ustalić za pomocą qPCR (Figura 7A).

Rysunek 1. Th17 Schemat różnicowania. 1. Pokryć studzienki z 96-dołkową płytką z dnem w kształcie litery U anty-CD3 (10 μg/ml) rozcieńczonym w PBS. 2. Umieścić płytkę w inkubatorze na 4 godziny w temperaturze 37 °C. Podczas inkubacji płytki wypreparuj węzły chłonne (LN) i śledzionę od myszy. Zmiel narządy i przefiltruj, aby uzyskać zawiesinę pojedynczej komórki. Wyizoluj limfocyty T CD4 + CD25 za pomocą zestawu do izolacji regulatorowych komórek T CD4 + CD25 + i separatora Miltenyi autoMACS Pro. Komórki CD4 + CD25- należy rozcieńczyć do 1 x 106 komórek/ml. 3. Po zakończeniu 4-godzinnej inkubacji płytki 96-dołkowej, przemyć studzienki PBS (200 μl/studzienkę) 3x4. Dodać 100 μl limfocytów T CD4 + CD25 do studzienek pokrytych płytką (PB) anty-CD3. 5. Dodaj 100 μl anty-CD28 lub 100 μl koktajlu iTh17 (antyCD28, TGF-β i IL-6). 6. Inkubować płytkę przez 3 lub 5 dni w temperaturze 37 °C. Po inkubacji ocenić różnicowanie za pomocą barwienia wewnątrzkomórkowego, qPCR i/lub ELISA.

Rysunek 2. Przewodnik po sekcji LN. A) 1 węzeł chłonny ramienny można znaleźć w tkance łącznej znajdującej się w pobliżu każdej pachy (pachy) myszy. B) 1 pachowy węzeł chłonny znajduje się w każdej pachy, za mięśniami piersiowymi. C) Węzły chłonne krezkowe znajdują się w tkance łącznej jelit. Przypominają sznur pereł. D) 4 powierzchowne węzły chłonne szyjne znajdują się na szyi myszy. E) 2 pachwinowe węzły chłonne (po 1 z każdej strony) mogą znajdować się w okolicy bioder w miejscu, w którym spotykają się 3 naczynia krwionośne.

Rysunek 3. Przewodnik po sekcji śledziony. Śledziony myszy znajdują się po lewej stronie ciała za żołądkiem i jelitami. Po prostu usuń, ciągnąc i oddzielając kleszczami.

Rysunek 4. Frakcje komórkowe z połączonych komórek LN i śledziony przed i po separacji autoMACS Pro. A) LN i komórki śledziony barwiono ex vivo w celu ustalenia wyjściowych populacji komórek przed separacją. Po rozdzieleniu frakcje CD4+CD25+(B) i CD4+CD25- (C) barwiono w celu oceny czystości odpowiednio populacji limfocytów T CD4+CD25+ i CD4+CD25-. Wszystkie próbki barwiono przeciwciałami CD4+ i CD25+ i analizowano za pomocą cytometrii przepływowej.

Rysunek 5. Zróżnicowanie Th17. Inkubuj komórki do 5 dni. Pobieranie komórek do barwienia wewnątrzkomórkowego i qPCR; zebrać supernatanty do testu ELISA.

Rysunek 6. Różnicowanie Th17 oceniane za pomocą cytometrii przepływowej. Limfocyty T CD4 + CD25 inkubowano w obecności płytki anty-CD3, anty-CD28, IL-6 i TGF-β (iTh17) lub samych anty-CD3 i anty-CD28 związanych z płytką (kontrola) przez 5 dni. Komórki były następnie aktywowane PMA i jonomycyną przez 4 godziny w temperaturze 37 °C. Po aktywacji komórki wybarwiono przeciwciałami anty-CD4, anty-CD8, anty-CD25 i anty-IL-17A do analizy cytometrii przepływowej w celu oceny różnicowania Th17. iTh17 = warunki indukujące Th17.

Rysunek 7. Różnicowanie Th17 oceniane za pomocą qPCR i ELISA. Limfocyty myszy C57BL / 6 posortowano, a limfocyty T CD4 + CD25 inkubowano w obecności związanych z płytką anty-CD3 (10 μg / ml), anty-CD28 (1,5 μg / ml), IL-6 (20 ng / ml) i TGF-β (5 ng / ml) lub samych anty-CD3 i anty-CD28 związanych z płytką (kontrola) przez 5 dni. A) Komórki zostały następnie pobrane w celu oceny ekspresji wiadomości RORγT i IL-17A za pomocą qPCR. B) Supernatanty zebrano w celu oceny ekspresji białka IL-17A metodą ELISA.
Brak informacji do zadeklarowania.
Z funkcjami efektorowymi odmiennymi od innych podzbiorów limfocytów T, komórki Th17 są centralnie zaangażowane w autoimmunizację zapalną. Ten protokół różnicowania Th17 in vitro zapewnia środki do określenia, czy naiwne limfocyty T CD4 + mogą różnicować się w komórki Th17 i dalszego badania ich roli w autoimmunizacji i odpowiedzi gospodarza.
Praca ta jest częściowo wspierana przez nagrody NIH/NCATS Clinical and Translational Science Awards dla University of Florida TL1 TR000066 i UL1 TR000064, suplement różnorodności z Parent Grant R01AI056152 z National Institute of Health, grant BD Biosciences na odczynniki oraz University of Florida.
| odczynnik/Materiał | |||
| sterylna poliestrenowa szalka Petriego | Fisher Scientific | 0875713A | 60 mm x 15 mm |
| autoMACS Bufor do biegania | Miltenyi Biotec | 130-091-221 | |
| Premium Szkiełka mikroskopowe, matowe | Fisher Scientific | 12-544-3 | 3" x 1"1 mm |
| 5 ml 21G1 Strzykawka i igła bez lateksu | BD Biosciences | 309632 | |
| Corning 15 ml Probówki wirówkowe | Sigma-Aldrich | CLS430791 | |
| Nylon 40 mikronów | Miami Aquaculture | Nylon 40/26 | |
| Mikrotest Płytka do hodowli tkankowej 96 dołków U dno | BD Biosciences | 35-3077 | |
| Corning Costar 24-dołkowe płytki do hodowli komórkowych | Sigma-Aldrich | CL3524 | |
| Probówki Eppendorf 1,5 ml | Fisher Scientific | 05-408-129 | |
| Oczyszczony NA/LE Chomik Anty-Mysz CD3e | BD Biosciences | 553057 | |
| Oczyszczony NA/LE Chomik Anty-Mysz CD28 | BD Biosciences | 553294 | |
| Mysz IL-6 Rekombinowane białko | eBioscience | 14-8061-62 | |
| TGFbeta | R& D Systems | 240-B-002 | |
| Roztwór niebieskiego trypana 0,4 % | Sigma-Aldrich | 66H2364 | |
| Pac Blue Rat Anti-Mouse CD4 | BD Biosciences | 558107 | |
| APC Rat Anti-Mouse CD8a | BD Biosciences | 553035 | |
| PE Sprzężony anty-mysz CD25 | eBioscience | E01155-516 | |
| Alexa Fluor 700 Rat Anti-mouse IL-17 | BD Biosciences | 560820 | |
| Zestaw startowy do barwienia cytokin wewnątrzkomórkowych-Mysz | BD Biosciences | 51-2041AK (559311) | |
| MACS CD4 + CD25 + zestaw do izolacji regulatorowych komórek T, mysz | Miltenyi Biotec | 130-091-221 | |
| ABAM | Cellgro | 30-004-CI | |
| RPMI | Corning, Cellgro | 10-040-CM | |
| B 2-Mercapt– tanol | MP Biomedical | 194834 | Niebezpieczny |
| 12-mirystynian 13-octanu forbolu (PMA) | |||
| Sól wapniowa jonomycyny | Sigma-Aldrich | 13909-1ML | Niebezpieczna |
| Brefeldin A (BFA) | MP Biomedicals | 159027 | |
| ELISA IL-17A Wychwyt mAb | BD Biosciences | 555068 | |
| ELISA IL-17A Wykrywanie mAb | BD Biosciences | 555067 | |
| Test ELISA IL-17A Standard | eBioscience | 14-8171-80 | |
| Zestaw ELISA IL-2 Zestaw | odczynników do substratów | BD Biosciences | 555148|
| TMB | BD Biosciences | 555214 | |
| Equipment | |||
| autoMACS Pro Separator komórek | Miltenyi Biotec | 130-092-545 | |
| Wirówka Sorvall Legend RT+ | Inkubator CO2 ThermoScientific | ||
| Napco series 8000 WJ | Termocykler | Peltiera ThermoScientific||
| PTC-200 | Biorad | ||