Summary
우리는 칼슘 출시가 활성화된 칼슘의 전체 세포 패치 클램프 녹음 (CRAC) 말초 혈액 mononuclear 세포 - 파생 인간 T의 lymphocytes의 전류에 대한 단계별 절차를 제공합니다.
Abstract
T lymphocytes 년, CA 2 고갈 + 세포내 칼슘 2 + 저장소, plasmalemmal 칼슘 2 활성화에 + 채널을 리드 칼슘 출시가 활성화된 칼슘 (CRAC) 채널을했다. CRAC 채널은 T 세포 증식 및 유전자 발현의 조절에 중요한 역할을한다. T 세포의 비정상적인 CRAC 채널 기능이 심한 결합 면역 결핍과 면역 질환 1, 2에 연결되어 있습니다. 인간 T 세포의 CRAC 채널 기능을 공부하는 것은 정상적인 면역 반응을 조절 새로운 분자 메커니즘을 발견하고 관련 인간 질병의 원인을 풀다 수 있습니다. 멤브레인 전류의 Electrophysiological 녹음 기능 채널 특성과 규제의 가장 정확한 평가를 제공합니다. Jurkat T 세포, 인간의 백혈병 T 세포 라인에 CRAC 채널 전류의 Electrophysiological 평가는 처음 3 전 20 년 이상 수행했다, 그러나 정상적인 인간의 T 세포에 CRAC 전류 측정이 어려운 과제 남아있다. 정상적인 T 세포의 CRAC 채널 전류를 기록의 어려움은 혈액 파생 T의 lymphocytes가 Jurkat T 세포보다 크기가 훨씬 작고, 따라서 내생 전체 세포 CRAC 전류가 진폭 매우 낮게있다는 사실에 의해 혼합 수 있습니다. 여기, 우리가 정기적으로 칼슘 2를 기록하는 데 사용하는 + 나 + 나 건강한 자원 봉사자의 말초 혈액에서 분리된 인간의 T 세포를 휴식에 CRAC 채널을 통해 전류. 단계별 절차를 제공 방법은 여기에 설명된 Jurkat T 세포에서 CRAC 전류를 기록하고 인간의 T 세포 4-8을 활성화에 사용되는 절차에서 채택되었습니다.
Protocol
1. 휴식 인간의 T Lymphocytes의 준비
- RosetteSep 인간 T 세포 농축 칵테일과 RosetteSep 밀도 매체를 사용하여, 제조 업체의 지시에 따라 인간의 혈액 샘플에서 T 세포를 정화. 그 결과 세포 인구는 95 % 인 경우에는 3 번 CD + 쉬고있는 T 세포를 포함해야합니다. 우리는 UC 데이비스 내부 검토위원회의 승인을 프로토콜에 따라 건강한 지원자에서 수집한 말초 혈액 샘플에서 인간의 T lymphocytes 정화.
- 분리 후 10 % 태아 송아지 혈청, 2퍼센트 GlutaMAX - I, 1 % RPMI 1640과 보충, 글루타민과 HEPES와 RPMI - 1640 매체를 포함하는 세포 배양 매체에서 0.5 X 10 6 세포 / ML의 밀도에 쉬고 T 세포를 resuspend 비타민 용액, 1 % RPMI 1640 아미노산 용액, 1 %의 나트륨 pyruvate, 그리고 0.03 % β - 메르 캅 토 에탄올.
- 플레이스 세포 세포 배양 flasks에 서스펜션과 ° humidified 인큐베이터에서 C 5 % CO 2와 함께 최대 24 H하기 전에 실험을 위해 37 유지합니다.
2. 기록 회의소의 준비
- 다음은 녹화 회의소를 준비하는 데 필요한 :) B, A) 실리콘 O - 링을 회전, 70 % 에탄올과 증류수 H 2 O, C와 함께 청소를 25 mm coverslips)는 Sylgard184를 혼합 제조 업체의 지시에 따라 준비하고, D) 이 60 X 15mm 페트리 요리.
- 플레이스 ~ 60x15 - mm 배양 접시에 혼합 Sylgard184 0.5 ML.
- Sylgard184 사용 포셉에 O - 링의 하단 부분을 찍어.
- 같은 다른 배양 접시로 깨끗한 표면에 O - 링을 배치하여 O - 링의 가장자리에서 초과 Sylgard184를 제거합니다.
- coverslip에 반지를 놓고 그것을 아래로 누르십시오.
- 85 ° 40-60 분 또는 Sylgard184까지 C가 polymerized입니다에서 실 가열하여 Sylgard184 치료.
- 먼지없는 용기에 녹화 실에 보관하십시오.
3. 패치 Pipettes의 준비
- 실험 당일, 유리 모세관 및 피펫 풀러를 사용하여 ~ 2 μm의 팁 직경 pipettes를 가져옵니다. 우리는 필라멘트 (1.5 mm 및 ID : 1.10 mm OD)와 borosilicate 튜빙을 사용합니다. 먼지없는 위치에 저장 pipettes.
- 표준 절차에 따라 9 Sylgard184 또는 HIPEC R6101 반도체 보호용 코팅 코트 피펫은 팁.
- 부드럽게 실험 전에 pipettes를 해고 - 폴란드어.
4. 패치 클램프 설치 준비
- 여러분의 패치 - 클램프 앰프를 제어 소프트웨어의 gigaseal 형성에 대한 매크로를 구성하고 저장합니다. 우리는 Windows XP 및 데이터 수집을위한 펄스 소프트웨어에 의해 지원되는 EPC - 10 앰프를 사용합니다. 우리는 EPC - 10 사용 설명서에 따르면, "에 셀 '및'전체 셀"매크로 "설정"을 설정하고 모든 실험에 사용합니다.
- 이전 실험 목욕 솔루션 및 표 1에 나와있는 피펫 솔루션을 준비하고 최대 일주 4 ° C에 그들을 저장할 수 있습니다.
| 화학 제품 | 바스 솔루션 (㎜) | 피펫 솔루션 (㎜) | ||
| # 1 | # 2 | # 3 | ||
| CH 3 SO 3 나 | 130 | 110 | 125 | - |
| NaCl | 2 | 4 | 5 | - |
| CA (OH) 2 | - | 20 | - | - |
| MgCl 2 | 3 | 1 | - | 5 |
| MgSO 4 | - | - | - | 2 |
| HEPES | 10 | 10 | 10 | 15 |
| HEDTA | - | 10 | - | |
| EDTA (에틸렌 다이아 민 테트라 초산) | - | - | 1 | - |
| CS -spartate | - | - | - | 125 |
| BAPTA | - | - | - | 12 |
| 포도당 | 10 | 10 | 10 | - |
표 1. 전체 셀 CARC 현재 레코딩을위한 솔루션을 제공합니다.
모든 화학 물질은 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO에서 구입한했다.
- 패치 피펫 솔루션과 각 목욕 솔루션 10 ~ 액상 접합 잠재력 (LJ)를 결정합니다. 당신의 수집 소프트웨어를 사용하여 적절한 장소에 LJ 값을 저장합니다. 예를 들어, 펄스 프로그램의 "앰프"창에서 "LJ"컨트롤에 LJ 값을 삽입합니다.
- 실험 전에 수집 소프트웨어의 적절한 장소에서 그림 1에 표시된 자극 프로토콜, 구성 및 저장합니다. 펄스 프로그램에서 우리는 "펄스 생성"창에서 수집 프로토콜을 설정합니다.
그림 1. . 자극 프로토콜 -120에서 기간 50 MS의 백 뮤직 비디오에 전압 램프마다 0.2를 적용 - 2 s을 (5-0.5 Hz에서). 구불 구 사이의 개최 가능성 (V H)는 30 MV에서 관리하고 있습니다.
5. 현미경 스테이지에 장착 셀
- 세포를 도금하기 전에 다음 ~ 20 분 및 세척 H 2 O와 행크의 균형 소금 용액 (HBSS)에 대한 폴리 - L - 라이신과 코트 녹화 실 있습니다.
- 37 20 분 챔버 및 부화에 0.2-0.5 X10 6 셀을 포함하는 세포 현탁액의 플레이트 500 μL ° C.
- 챔버 홀더에 부착된 세포로 녹음 챔버를 고정합니다. 우리는 맞춤 제작 챔버베이스 coverslip의 바닥을 지원 홀더, coverslip의 상단으로부터 상단 부분은 부드럽게 프레스 동안.를 사용하여
- 거꾸로 현미경의 무대에 챔버 홀더를 놓습니다.
- 전송 빛의 세포에 초점. 우리는 40X 기름 침지 목표를 사용합니다.
- 욕조에 자세 / AgCl 기준 전극을 삽입합니다.
- multibarrel 중력 기반의 재관류 시스템을 맞춥니다. 유입 튜브의 끝은보기의 필드에 coverslip 가까이에 45 ° 각도로 배치해야합니다.
- 유입 튜브 끝에 반대 흡입 튜브를 놓습니다.
- 와 챔버 Perfuse 인산염 버퍼 호수 (PBS) 또는 HBSS은 세포 배양 매체와 느슨하게 연결된 세포를 멀리 세척하십시오.
6. CRAC 채널 해류 녹음
- 단단히 coverslip에 연결된 세포를 찾아보십시오. 우리는 일반적으로 부드러운 외부 표면과 평균 크기, 원형 셀을 선택합니다.
- + - 무료, 3 MM MG 2 + 함유 목욕 솔루션 SERCA 펌프를 차단하기 위해 80-10 분 0.5-1 μm의의 thapsigargin를 포함하는 # 1 (표 1) 칼슘 2 녹음 챔버를 Perfuse. 우리는 이전 gigaseal 형성하기 위해 저장소를 고갈이 단계를 수행합니다.
- Eppendorf microloader와 P - 20 변위 피펫을 사용하여, 피펫 솔루션 (표 1)과 함께이 패치 피펫을 기입하여 증폭기 headstage에 피펫 홀더에 패치 피펫를 삽입합니다. 칼슘 2 + chelator BAPTA는 수동적으로 저장을 고갈하고 + 종속 CRAC 채널 불활 성화 칼슘 2 줄이기 위해 피펫 솔루션에 포함되어 있습니다.
- 패치 피펫 내부 욕조에 들어가기 전에 긍정적인 압력 (H 2 O 중 ~ 3 인치)의 작은 금액을 적용합니다. 우리는 가압 공기와 패치 피펫 내부 긍정적이거나 부정적인 압력을 만들 진공 라인에 연결된 사용자 정의 - 만든 압력 흡입 장치를 사용합니다.
- 현미경을 통해 시각적인 통제 욕조에 패치 피펫을 낮추십시오. "오실로 스코프"창에서, 당신은 피펫을 통해 흐르는 전류를 볼 수 있습니다. 현재 진폭의 단계와 같은 변경 사항이 미리 매크로에 의해 적용되는 작은 진폭 전압 펄스 (시험 펄스)에 의해 유도해야합니다. 이 시점에서, 당신은 피펫 저항의 가치를 확인할 수 있어야합니다. 우리 pipettes의 저항은 일반적으로 5-6 MΩ입니다.
- 피펫 및 참조 전극 사이에 생성된 "오프셋"잠재력을 수정합니다.
- 그것은 세포막을 만지는 때까지 현미경을 통해 시각적인 통제, 가까이 세포에 피펫 팁을 가지고.
- 패치 피펫 내부 부정적인 압력 (H 2 O의 20~40인치)을 적용합니다.
- "오실로 스코프"창에서 gigaseal 형성을 모니터링합니다. 당신은 시험 펄스, 감소 및> 5 GΩ에 피펫 저항 증가의 가치에 의해 유도 전류의 진폭을 볼 수 있습니다. 철 이내 gigaseal 형태w 초,하지만 그것은 안정 gigaseal을 달성하기 1-2 분 정도 걸릴 수 있습니다.
- 피펫 커패시턴스 ( "C - 빠른")에 대한 보상.
- 20 CC 주사기를 사용하여 추가 부정적인 압력을 적용하여 패치 막 브레이크.
- 30 MV에 보관 잠재력을 설정합니다. 긍정적인 지주 잠재 칼슘 의존 CRAC 채널 불활 성화를 방지하는 데 도움이됩니다.
- 세포의 막 커패시턴스 ( "C - 느린")에 대한 보상, C - 느린의 가치를 저장하거나 기록합니다.
- 액세스 저항 "R S"의 가치를 확인합니다. 우리의 실험에서는 R S는 일반적으로 MΩ 70-20 있습니다.
- + 무료 3 MM MG 2 + 함유 목욕 솔루션 # 1 칼슘 2 0.5 Hz의 주파수 (그림 1)과 전압 구불 구 일련의 사항을 적용하려면 시작합니다. MG 2 +에 대한 CRAC 채널의 가난한 투자율에 의한 "누설"현재와 비교하여 본 솔루션에서는 CRAC의 전류 negligibly 작습니다. 저장하고 "누출"조류로서 향후 분석에서 목욕 솔루션 # 1에 기록된 현재 추적을 사용합니다. -100 MV에있는 "누설"현재의 절대 진폭 미만 또는 5 PA 동일해야합니다. 세포는 "새는"있다면, 새로운 패치 피펫하고 새로운 세포를 사용을 통해 실험 시작을 중지합니다.
- CRAC 채널 (I CA - CRAC)를 통해 칼슘 2 + 전류를 기록하려면 재관류 밸브 전환 20 MM 칼슘 2 + 함유 목욕 솔루션 # 2 (표 1)과 칼슘 2 + 무료 3 MM MG 2 + 함유 목욕 솔루션 # 1을 대체합니다. 이것은 칼슘 2 + CRAC 채널을 통해 흐름에 가능하며 내향 전류를 생산하고 있습니다. "오실로 스코프"창에서, 당신은 내심 I CA - CRAC (그림 2) 정류의 개발을 볼 수 있습니다. 부정적인 전압에서 전류 진폭은 칼슘 2 CRAC 전류의 + 종속 potentiation로 인해 약 1 분 계속 증가할 것입니다.
- CRAC 채널을 통해 과도 나 + 전류를 기록하는 데 필요한 5 Hz에서, 전압 경사로와 함께 자극의 빈도를 늘리십시오.
- 20 MM를 교체 칼슘 2 + 함유 재관류 밸브를 전환하여 나 + 함유 이가의 양이온 무료 솔루션 # 3 (표 1) 욕조 솔루션 # 2. "오실로 스코프"창에서, 당신은 안쪽으로 나를 정류 큰 진폭의 과도 발전을 볼 수 + 현재 CRAC 채널 (I 나 - CRAC, 그림 2)를 통해.
- 하나는 20 MM 칼슘 2 "누설"현재를 기록하는 실험의 끝에 1-5 μm의 라 3 +를 포함하는 + 함유 목욕 솔루션 # 2를 적용할 수 있습니다. 그러나, 우리는 시간이 지남에 "누출"현재 변경하기 때문에이 방법은 유용하지 않았고 그것은 실험의 끝에 크거나 작게 될 수 있습니다. 우리는 칼슘이에 기록된 현재 + 무료 3 MM MG 2 "누설"현재와 같은 실험의 시작 부분에 + 함유 목욕 솔루션 # 1.을하는 것을 선호
- 자세한 분석을 위해 기록된 현재의 흔적을 저장합니다.
7. 데이터 분석
- 분석 소프트웨어에 저장된 현재 레코드를 검색할 수 있습니다. 우리는 분석을위한 펄스 프로그램을 사용합니다.
- 처음에과 전압 경사로의 끝부분에 현재 amplitudes를 측정. 우리는 일반적으로 -100 뮤직 비디오에서와 펄스 프로그램의 "오실로 스코프"창에서 커서의 쌍을 사용하여 100 뮤직 비디오에서 현재 amplitudes를 측정합니다.
- 자세한 분석 및 그래픽 프레 젠 테이션 그래픽 프로그램으로 현재 amplitudes의 가치를 내보냅니다. 우리는 기원 과학 그래프 및 분석 소프트웨어, 버전 7을 사용합니다.
8. 대표 결과
그림 2. 쉬고 인간 T 세포의 CRAC 전류. (A), -100 MV (채워진 원)과 100 MV (오픈 원)에서 전체 셀 전압 클램프 구성에 기록된 CRAC 전류의 시간 코스. gigaseal 형성하기 전에, 세포는 칼슘 2 ~ 10 분 preincubated했습니다 + 무료 3 MM MG 2 + 함유 목욕 솔루션 0.5 μm의의 thapsigargin을 포함하는 # 1. 침입 후, 목욕 솔루션은 순차적으로 다음과 같이 적용되었습니다 칼슘 2 + 무료 3 MM MG 2 칼슘 2 + 함유 목욕 솔루션 # 2 20 MM 다음 + 함유 목욕 솔루션 # 1 (0 칼슘 + 3 MG) (20 CA), 목욕 솔루션 # 2 (20 CA) 뒤에 이가의 양이온 무료 목욕 솔루션 # 3 (DVF)로 따라갔다. 전지는 그림 1에 표시된 전압 구불 구 일련의 자극했다. 구불 구의 빈도는 목욕 솔루션 # 3 (DVF)와 다른 모든 솔루션에 0.5 Hz에서 5 Hz에서했습니다. 20 MM 칼슘 2 + 함유 목욕 솔루션 # 2 및 DVF 목욕 솔루션 # 3 I 나 - CRAC의 빠른 과도 개발 신청 후 CA - CRAC의 느린 개발을합니다. (B), 대표 현재 흔적이 + 무료 3 MM MG 2 + 함유 목욕 솔루션 # 1 (CA 2 전압 경사로 동안 기록"누설"), 20 MM 칼슘 2 + 함유 목욕 솔루션 # 2 (20 CA), 그리고 목욕 솔루션 # 3 (DVF)을. (C, D), I CA - CRAC (C)와 나 - CRAC (D)의 전류 - 전압 관계 20 MM의 전압 - 경사로 중에 칼슘 2 + 함유 목욕을 기록 전류에서 "누출"현재를 빼서 얻은 솔루션 # 2 (20 CA), 그리고 목욕 솔루션 패널에 표시된 # 3 (DVF) (B).
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Discussion
이러한 세포의 내생 CRAC 현재 진폭이 작은 셀 크기 (쉬고 인간 T 세포의 직경은 5-8 μm의 범위에있는)에 의한 소형이기 때문에 인간의 T 세포를 휴식에 CRAC 전류 electrophysiological 조사 어려운 작업입니다. 여기에서 우리는 확실하게 주변 혈액 mononuclear 세포로부터 격리 쉬고있는 인간의 T lymphocytes에 CRAC 전류를 기록하기위한 단계별 절차를 제시한다. 이 기술은 우리가 더 나은 정상 및 병적인 면역 세포 반응의 본질을 이해하기 위해 쉬고 T 세포의 CRAC 채널의 생리와 기능 표현을 조사 할 수 있습니다. 이 프로토콜을 사용, 하나는뿐만 아니라 이러한 활성 인간의 T 세포, monocytes, macrophages과 같은 다른 면역 세포에 인간 T 세포를 휴식에 CRAC 전류를 측정할 수 있습니다.
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Disclosures
관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
Acknowledgments
우리는 시설과 이온 채널의 연구에 대한 훌륭한 환경으로 우리를 제공 생리학 및 분리막 생물, 캘리포니아 데이비스 대학의학과에 감사하고 있습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| RosetteSep Human T Cell Enrichment Cocktail | Stem Cell Technologies | 15061 | |
| RosetteSep Density Medium | Stem Cell Technologies | 15705 | |
| RPMI-in 1640 medium w/glutamine/HEPES | Fisher Scientific | SH3025501 | |
| Fetal Calf Serum | Omega Scientific | FB-01 | |
| GlutaMAX-I (100X solution) | Invitrogen | 35050 | |
| RPMI 1640 vitamin solution (100X) | Sigma-Aldrich | 7256 | |
| 1640 amino acids solution (50X) | Sigma-Aldrich | R7131 | |
| Sodium pyruvate | Sigma-Aldrich | S8636 | |
| β-Mercapt–thanol | Sigma-Aldrich | M7522 | |
| Inositol trisphosphate | Sigma-Aldrich | 19766 | |
| BAPTA | Sigma-Aldrich | A4926 | |
| Poly-L-Lysine Hydrobromide | Sigma-Aldrich | P2636 | |
| Lanthanum Chloride | Sigma-Aldrich | 262072 | |
| Thapsigargin | Calbiochem | 586005 | |
| Sylgard 184 Silicon Elastomer Kit | Dow Corning | 3097358-1004 | |
| HIPEC R6101 Semiconductor Protective Coating | Dow Corning | ||
| 63-500 Series High-Performance Vibration Isolation Lab Table | Technical Manufacturing Corp. | 63-540 | |
| EPC 10 patch clamp amplifier with headstage | HEKA Instruments | ||
| Micromanipulator | Sutter Instrument Co. | MP-285 | |
| Olympus 1X71 Inverted microscope with 40x oil immersion objective | Olympus Corporation | 1X71 | |
| Windows Computer | Dell | ||
| Pulse software | HEKA Instruments | ||
| Origin Scientific Graphing and Analysis Software | OriginLab | ||
| Patch pipette puller | Sutter Instrument Co. | P-97 | |
| Borosilicate glass with filament (O.D.: 1.5mm and I.D.: 1.10mm | Sutter Instrument Co. | BF150-110-7.5 | |
| Narashige’s Microforge | Tritech Research, Inc. | MF-830 | |
| Silicon O-rings | McMaster-Carr | 111 S70 | |
| Coverslips 25 mm | Fisher Scientific | 12-545-102 25 mm 25CIR.-1 |
References
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- Feske, S. CRAC channelopathies. Pflugers Arch. , (2010).
- Lewis, R. S., Cahalan, Mitogen-induced oscillations of cytosolic Ca2+ and transmembrane Ca2+ current in human leukemic T cells. Cell Regul. 1, 99-112 (1989).
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