Dit protocol biedt een methode voor primaire muizen T-celisolatie en time-lapse-microscopie van T-celmigratie onder specifieke omgevingsomstandigheden met kwantitatieve analyse.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Dit protocol biedt een methode voor primaire muizen T-celisolatie en time-lapse-microscopie van T-celmigratie onder specifieke omgevingsomstandigheden met kwantitatieve analyse.
De adaptieve immuunrespons is afhankelijk van het vermogen van een T-cel om door bloed, lymfe en weefsel te migreren als reactie op ziekteverwekkers en vreemde lichamen. T-celmigratie is een complex proces dat de coördinatie vereist van veel signaalinvoer uit de omgeving en lokale immuuncellen, waaronder chemokines, chemokinereceptoren en adhesiemoleculen. Bovendien wordt de beweeglijkheid van T-cellen beïnvloed door dynamische omgevingssignalen, die de activeringstoestand, het transcriptionele landschap, de expressie van adhesiemoleculen en meer kunnen veranderen. In vivo maakt de complexiteit van deze schijnbaar met elkaar verweven factoren het moeilijk om individuele signalen te onderscheiden die bijdragen aan T-celmigratie. Dit protocol biedt een reeks methoden, van T-celisolatie tot computerondersteunde analyse om T-celmigratie in realtime te beoordelen onder zeer specifieke omgevingsomstandigheden. Deze omstandigheden kunnen helpen bij het ophelderen van mechanismen die migratie reguleren, het verbeteren van ons begrip van de kinetiek van T-cellen en het leveren van sterk mechanistisch bewijs dat moeilijk te bereiken is door middel van dierproeven. Een beter begrip van de moleculaire interacties die van invloed zijn op celmigratie is belangrijk om verbeterde therapieën te ontwikkelen.
T-cellen zijn de belangrijkste effectoren van de adaptieve, antigeenspecifieke immuunrespons. Op populatieniveau zijn T-cellen heterogeen, bestaande uit cellulaire subsets met verschillende gespecialiseerde functies. Belangrijk is dat CD8+ T-cellen de belangrijkste cytolytische effectoren van het immuunsysteem zijn, die geïnfecteerde of disfunctionelecellen direct elimineren.
Rijpe CD8+ T-cellen bevinden zich in weefsel en circuleren door bloed en lymfevaten op zoek naar antigenen. Tijdens infectie worden T-cellen gepresenteerd met antigenen in bloed of weefsel en worden ze snel afgevoerd naar de milt of de dichtstbijzijnde drainerende lymfeklier om een productieve immuunrespons te starten. In beide gevallen worden T-cellen geactiveerd, ondergaan ze klonale expansie en verlaten ze het lymfestelsel om in het bloed te komen, als dat nog niet het geval is. Tijdens dit proces zorgt intracellulaire signalering voor de neerwaartse regulatie van lymfatische homing-receptoren en de opregulatie van talrijke integrine- en chemokinereceptoren die essentieel zijn voor weefselspecifieke migratie2. Uiteindelijk wordt de gerichte migratie van T-cellen naar infectieplaatsen aangedreven door convergerende omgevingssignalen, waaronder integrine- en chemokine-signalering.
Chemokines kunnen grofweg worden onderverdeeld in twee hoofdklassen: (1) homeostatische signalen, die essentieel zijn voor differentiatie, overleving en basale functie, en (2) ontstekingssignalen, zoals CXCL9, CXCL10 en CCL3, die nodig zijn voor chemotaxis. Over het algemeen creëren chemokines een signaalgradiënt die directionele migratie stimuleert, bekend als chemotaxis, naast het activeren van integrine-expressie1. Chemotaxis is fijn gereguleerd en zeer gevoelig, met T-cellen die in staat zijn om te reageren op kleine veranderingen in gradiënt die hen naar een specifieke richting of locatie kunnen leiden.
Naast deze T-cel-gerelateerde factoren wordt migratie ook beïnvloed door de samenstelling en dichtheid van de extracellulaire matrix (ECM). De ECM bestaat uit een dicht netwerk van eiwitten, waaronder collageen en proteoglycanen, die de steiger vormen voor adhesieve integrinereceptoren op T-cellen. Integrinen zijn een diverse familie van transmembraaneiwitten, elk met zeer gespecialiseerde bindingsdomeinen en stroomafwaartse signaaleffecten. Dynamische expressie van integrinereceptoren op het oppervlak van een T-cel maakt een snelle aanpassing aan hun veranderende omgeving mogelijk3. Belangrijk is dat integrinen de ECM- en intracellulaire cytoskeletale actinenetwerken verbinden die samenwerken om de voortstuwingskracht te genereren die nodig is voor de beweging van T-cellen.
Samenvattend variëren migratiepatronen op basis van het fenotype van de immuuncel of omgevingssignalen. Deze complexe biologische processen worden strak gereguleerd door de expressie van cytokines, chemokinen en integrinen op het oppervlak van de T-cel, de omliggende cellen en het lokale, geïnfecteerde weefsel. In vivo kunnen deze migratiemechanismen complex zijn en het gevolg zijn van verschillende additieve signalen4. Vanwege deze complexiteit kan het onmogelijk zijn om een causaal verband vast te stellen tussen schijnbaar in elkaar grijpende variabelen. Om dit te verhelpen, zijn er verschillende in vitro benaderingen om specifieke aspecten van T-celmigratie te bestuderen, zoals de respons op specifieke chemokine-signalen en de interactie tussen T-celintegrinen en ECM-bindende eiwitten. Dit protocol behandelt methoden om muizen CD8+ T-cellen te isoleren en te activeren, met in vitro migratietests in de tweedimensionale ruimte en computationele analysetools voor het analyseren van gespecificeerde T-celmigratie. Deze methoden zijn voordelig voor de gebruiker omdat ze geen geavanceerde materialen of apparaten vereisen, zoals bij sommige andere celmigratietests die in de literatuur worden beschreven. Celmigratiegegevens die met deze methoden worden gegenereerd, kunnen op een simplistische manier bewijs leveren van immuunresponsen die verder, geïnformeerd onderzoek in vivo mogelijk maken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De dierprotocollen werden goedgekeurd door het University Committee on Animal Resources van de Universiteit van Rochester. De muizen in deze studie werden gehouden in de pathogeenvrije ruimte van de dierenfaciliteit van de Universiteit van Rochester. Mannelijke/vrouwelijke C57BL/6-muizen in de leeftijd van 6-12 weken (15-30 g) werden gebruikt voor de huidige studie. Isolatie van muizenweefsel kan worden uitgevoerd op een werkblad met handschoenen om de handen te bedekken en een gezichtsmasker om de neus en mond te bedekken, of in een bioveiligheidskast. Alle celkweek en plaatbereiding moeten worden uitgevoerd in een bioveiligheidskast. De reagentia en apparatuur die in dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de materiaaltabel.
1. CD8+ T-celzuivering en -activering
2. Heffen van de geactiveerde CD8+ T-cellen
3. Bereiding van de glazen schaal
4. Bereiding van cellen
5. Time-lapse microscopie
6. Software-ondersteunde analyse van T-celmigratie
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Bevestiging van T-celactivering kan worden bereikt door flowcytometrie, op zoek naar verhoogde expressie van CD69 en CD44, die canonieke markers van activering zijn in Muizen T-cellen6. Bovendien kan de zuiverheid van de T-celpopulatie worden bepaald door flowcytometrie voor CD3+ CD8+ T-cellen. Deze methode levert >90 % CD8+ T-celpopulatie op.
T-celmigratie kan worden beoordeeld met software-ondersteunde celvolgprogramma's die zowel repr...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het begrijpen van de biologische impact van convergerende signalen in vivo is een uitdaging en niet gemakkelijk te interpreteren. De hierin gepresenteerde protocollen bieden een redelijke methode om T-celmigratie te begrijpen in zeer gedefinieerde en biologisch relevante omstandigheden. Deze voorwaarden kunnen worden gespecificeerd op basis van het oordeel van de onderzoeker, en de protocollen kunnen worden aangepast om te voldoen aan de behoeften van verschillende T-celpopulaties, activeringsstatus en celfenoty...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat al het onderzoek en de voorbereiding van het manuscript zijn uitgevoerd zonder enige commerciële of financiële relaties die zouden kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.
We bedanken eerdere en huidige leden van het Kim Lab die in de loop van de tijd hebben bijgedragen aan de ontwikkeling van deze protocollen. Representatieve gegevens werden mogelijk gemaakt door P01 AI102851/AI/NIAID NIH HHS/Verenigde Staten en P01 HL018208/HL/NHLBI NIH HHS/Verenigde Staten. Deze publicatie is mede mogelijk gemaakt door subsidienummer T32 GM135134 van de Institutional Ruth L. Kirschstein National Research Service Award.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 10 cm dish | Corning | 353003 | of gelijkwaardig |
| 15 mL conische buis | ThermoFisher | 339650 | of gelijkwaardig |
| 1x DPBS | Gibco | 14190144 | zonder calcium en zonder magnesium |
| 6 welplaat niet-TC behandeld | Corning | 3736 | of gelijkwaardig |
| 70 µm celzeef | FisherScientific | 352350 | of gelijkwaardig |
| ACK lyseringsbuffer | ThermoFisher | A1049201 | of gelijkwaardig |
| Allegra 6KR centrifuge | ThermoScientific | sorvall 16R met tx400 3655 rotor en emmer | of gelijkwaardig |
| Beta mercaptoethanol | Sigma | M3148 | of gelijkwaardig |
| CellTrace Violet | ThermoFisher | C34571 | of gelijkwaardig |
| Centrifuge | ThermoScientific | Sorvall ST 16R | of gelijkwaardig |
| Collageen (IV) | Corning | 354233 | of gelijkwaardig |
| DeltaT kweekschaal .17 mm dik helder glas | Bioptechs | 04200417C | |
| Dynabeads Schapen anti-Rat IgG | Invitrogen | 11035 | |
| DynaMag 15 Magneet | ThermoFisher Scientific | 12301D | of gelijkwaardig |
| Easy sep muis T-cel isolatiekit | Stem Cell | 19851 | |
| FBS | SigmaAldrich | F2442-500ML | of gelijkwaardig |
| Fibronectine | SigmaAldrich | 10838039001 | of gelijkwaardig |
| Fiji | http://fiji.sc/ | weblink | |
| Filter kubussen | Nikon of Olympus | ||
| GK1.5 | ATCC | TIB-207 | |
| HEPES | ThermoFisher | 15630080 | of gelijkwaardig |
| HQ CCD camera | CoolSNAP | of gelijkwaardig | |
| ImageJ | http://imagej.nih.gov/ij/h | weblink | |
| ImageJ automatisch volg plug in | http://imagej.net/TrackMate | weblink | |
| ImageJ handmatige volg plug in | https://imagej.nih.gov/ij/plugins/track/track.html | weblink | |
| L-15 | Verschillende | Zie Materialen | Medium Recept: Leibovitz’s L-15 medium zonder fenolrood (Gibco) aangevuld met 1-5 g/L glucose |
| Liebovitz's L-15 medium, geen fenolrood | ThermoFisher | 21083027 | |
| Luer Lok wegwerpspuit | Fisher Scientific | 14-955-459 | of gelijkwaardig |
| Lymfocyten scheidingsmedium | Corning | 25-072-CI | of gelijkwaardig |
| M5/114 | ATCC | TIB-120 | |
| MEM Niet-Essentiële Aminozuren | ThermoFisher | 11140050 | of gelijkwaardig |
| Microscoop verwarmingssysteem | Okolab | okolab.com | Aangepaste ontwerpen beschikbaar |
| Millicell EZ slide | Millipore | C86024 | |
| Mojosort muis CD8+ Naïve T-cel isolatiekit | Biolegend | 480043 | |
| Muis E-cadherine | R&D systems | 8875-EC-050 | of gelijkwaardig |
| Muis chirurgische dissectiekit | Fisher Scientific | 13-820-096 | of gelijkwaardig |
| NIS elementen | Nikon | Software | |
| niet-TC 24wp | Corning | 353047 | of gelijkwaardig |
| Penicilline-streptomycine | ThermoFisher | 15140122 | of gelijkwaardig |
| Proteïne A | ThermoFisher Scientific | of gelijkwaardig | |
| R9 | Verschillende | Zie Materialen | Medium Recept: RPMI 1640x aangevuld met 10% FBS, 1% antibioticum-antimycoticum (Gibco), 20 mM HEPES buffer (Gibco), 1% MEM Niet-Essentiële Aminozuren (Gibco), 50 μM β-mercaptoethanol (Sigma-Aldrich) |
| Recombinant muis ICAM-1 Fc chimera | R&D systems | 796-IC-050 | of gelijkwaardig |
| Recombinant Muis IL2 | Biolegend | 575410 | of gelijkwaardig |
| RPMI 1640x | ThermoFisher | 11875093 | of gelijkwaardig |
| T pins | Fisher Scientific | S99385 | of gelijkwaardig |
| TE2000-U microscoop | Nikon | of gelijkwaardig | |
| Verschillende recombinante muis chemokine | R&D systems | of gelijkwaardig | |
| VCAM-1 Fc chimera | R&D systems | 643-VM-050 | of gelijkwaardig |
| Volocity | PerkinElmer | Software |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.