Limfocyty T różnicują się poprzez szereg pośrednich procesów rozwojowych w grasicy, podczas których napotykają kilka punktów kontrolnych, które zapewniają wytworzenie funkcjonalnego, samotolerancyjnego repertuaru limfocytów T1-3. Selekcja pozytywna sprzyja przetrwaniu tymocytów z receptorami limfocytów T (TCR) zdolnymi do rozpoznawania, z niskim lub umiarkowanym powinowactwem, peptydu prezentowanego przez główne cząsteczki kompleksu zgodności tkankowej (MHC) na komórkach nabłonka grasicy korowej (cTEC)2,3. Selekcja negatywna i rozwój regulatorowych limfocytów T (T reg) przyczyniają się do ustanowienia samotolerancji poprzez eliminację lub przekierowanie tymocytów, które silnie reagują na autopeptyd prezentowany przez MHC2,4. Niedojrzałe podwójnie dodatnie (DP) tymocyty CD4 + CD8 + eksprymujące TCR, które przechodzą proces selekcji, różnicują się w dojrzałe subpopulacje limfocytów T, z których większość to cytotoksyczne limfocyty T CD8 + z ograniczeniami MHC klasy I lub pojedyncze dodatnie (SP) limfocyty pomocnicze CD4 + klasy II z ograniczeniami MHC, przed opuszczeniem grasicy w celu pełnienia funkcji efektorowych w wtórnych narządach limfatycznych1-3.
Dodatkowym czynnikiem komplikującym rozwój limfocytów T jest dynamiczna migracja i spotkania komórkowe rozwijających się tymocytów w całej sieci komórek zrębu5-9. Te komórki zrębu odgrywają różne role w rozwoju tymocytów i są różnie rozmieszczone między obszarami kory grasiczej i rdzenia, w których zachodzi selekcja pozytywna i negatywna10. Chociaż selekcja pozytywna zachodzi głównie w korze mózgowej, istnieje coraz więcej dowodów na to, że tymocyty DP migrują do rdzenia i nadal wymagają sygnałów TCR, zanim zróżnicują się w dojrzałe limfocyty T, co sugeruje, że rdzeń może dostarczać dodatkowych sygnałów niezbędnych do zakończenia selekcji pozytywnej i różnicowania linii11,12. Ponadto, pomimo obecności wyspecjalizowanych komórek nabłonka rdzeniastego grasicy (mTEC), które wyrażają i prezentują antygeny o ograniczonych ograniczeniach tkankowych, ułatwiające delecję autoreaktywnych tymocytów13,14, duża część selekcji negatywnej zachodzi w korze w odpowiedzi na wszechobecny autopeptyd prezentowany przez komórki dendrytyczne15,16. W związku z tym dokładne modele rozwoju limfocytów T muszą zapewniać wysoce zorganizowane mikrośrodowisko grasicy, z nienaruszonymi obszarami korowymi i rdzeniowymi, które ułatwia interakcję między tymocytami a komórkami zrębu i wspiera migrację tymocytów, gdy komórki te przechodzą selekcję pozytywną i negatywną.
Aby uzupełnić analizy ex vivo tymocytów jako sposób badania selekcji pozytywnej i negatywnej, opracowano szereg modeli rozwoju limfocytów T in vitro, in situ i in vivo 17-22. Niezwykle trudno było podsumować selekcję pozytywną in vitro, ale kokultura populacji komórek macierzystych lub prekursorów limfocytów T z komórkami zrębu eksprymującymi ligand Notch, w szczególności komórki OP9-DL1 / 4, ma zdolność do wspierania zaangażowania linii T i ograniczonej selekcji pozytywnej, co czyni go nieocenionym modelem in vitro do badania rozwoju limfocytów T23-25. Do ograniczeń tego systemu należy jednak fakt, że komórki te nie mają unikalnej maszynerii przetwarzania peptydów, którą można znaleźć w komórkach zrębu grasicy i trójwymiarowym mikrośrodowisku grasicy.
Chociaż bardziej skomplikowane technicznie, modele selekcji grasiczy in situ i in vivo mogą pokonać niektóre bariery związane z systemami in vitro. Reagregowane kultury narządów grasicy (RTOC) zawierają określone mieszaniny tymocytów i komórek zrębu grasicy18,26,27. Te reagregacje komórek nabłonka grasicy utrzymują ekspresję MHC klasy I i II i mogą wspierać rozwój obu konwencjonalnych podzbiorów limfocytów T, ale nadal nie mają zdefiniowanych struktur korowych i rdzeniowych. Pohodowla narządów grasicy płodu (FTOC) jest popularnym modelem rozwoju limfocytów T, który może być zasiewany tymocytami poprzez hodowlę limfodeplementów limfodepletowych płatów grasicy w zawieszeniu lub poprzez wstrzyknięcie tymocytów do limfoforestetycznych płatów grasicy i wspierać wydajny rozwój limfocytów T CD4 + i CD8 + w czasie w hodowli18,28-31. W momencie inicjacji posiewu płatów grasicy płodu występuje niedobór mTEC, ale określone struktury korowe i rdzeniowe mogą rozwijać się z czasem w zależności od warunków. Ważną kwestią jest to, że model ten może preferencyjnie wspierać rozwój limfocytów T płodu w porównaniu z dorosłymi. Wreszcie, dograsicze wstrzyknięcie zdefiniowanych prekursorów grasicy u dorosłych myszy jest technicznie trudne, ale wyraźnie zapewnia środowisko do wspierania rozwoju limfocytów T in vivo. Te modele in situ i in vivo są doskonałymi narzędziami do badania rozwoju limfocytów T, a ich zastosowanie powinno być rozważane na zasadzie eksperymentu
z osobna.
Plastry grasicy pojawiły się jednak ostatnio jako wszechstronny, uzupełniający model do badania selekcji grasicy in situ z możliwością dostosowania się do unikalnych, złożonych i ogólnie bardziej wydajnych eksperymentów. Plastry grasicy utrzymują integralność obszarów korowych i rdzeniowych oraz zapewniają szkielet komórek zrębu, który wspiera migrację tymocytów podczas rozwoju, a także wydajną selekcję pozytywną i negatywną11,32-39. Podzbiory tymocytów dodane do wycinków grasicy migrują do tkanki i do odpowiedniej niszy mikrośrodowiskowej34,37. Nałożone tymocyty można odróżnić od endogennych komórek wycinka grasicy za pomocą markerów kongennych lub znaczników fluorescencyjnych i można je przechowywać w hodowli przez kilka dni. Hodowle organotypowe plastrów grasicy mogą być wykorzystywane do badania różnych aspektów rozwoju limfocytów T, w tym między innymi selekcji grasicy, zachowania tymocytów (migracja i interakcje komórkowe) oraz lokalizacji tymocytów. Biorąc pod uwagę możliwość wygenerowania ~20 wycinków grasicy na mysz, skalowalność eksperymentów jest na ogół większa niż w przypadku innych modeli selekcji grasicy in situ. Chociaż przygotowanie plastrów grasicy wymaga specjalistycznego sprzętu, takiego jak wibratom, a czas życia plastrów grasicy w hodowli jest ograniczony ze względu na utratę komórek w czasie w wyniku śmierci komórki i brak błony otaczającej, plastry grasicy stanowią doskonały model do analizy selekcji grasicy zsynchronizowanych populacji tymocytów w dojrzałym mikrośrodowisku grasicy. W tym miejscu opisujemy przygotowanie plastrów grasicy (w tym zbieranie grasicy, osadzanie płatów grasicy w agarozie i wibratome cięcia osadzonej tkanki), izolację i nakładanie tymocytów oraz dysocjację wycinków grasicy do analizy cytometrii przepływowej.