$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
B hücreleri bağışıklık sisteminin antikor üreten hücreleridir. Adaptif immün yanıtı etkinleştirmek için, ilk olarak yerel bir biçimde antijen elde (yani, işlenmemiş) belirli bir reseptör aracılığıyla B hücre reseptörü (BCR)1. Bu süreç lenf nodül B hücre bölgesinde oluşur. Bazı antijenler lenfatik sıvılar yoluyla B hücresine ulaşabilse bile, çoğu antijen, özellikle yüksek molekül ağırlığına sahip (>70 kDa, lenfatik kanallar için sınır boyutudur) gerçekten de bir antijen sunucu hücre (APC) yüzeyinde kendi yerli formunda sunulur, genellikle bir subkapsüler sinüs makrofaj veya foliküler dendritik hücre, lektin veya Fcs (non-spesifik reseptör) ile. Bu hücre ile temas BCR APC ilişkili antijenler üzerinde kuvvet uygular bir bağışıklık sinaps oluşumuna yol açar. Bir antigenin BCR'ye bağlanması BCR sinyalini başlatır ve bu da kuvvet üreten mekanizmaları harekete geçirir. Bu kuvvetler BCR sinyalini yükseltmek için önemli olabilir, ama aynı zamanda B hücrelerinin antijeni ayıklayıp içselleştirmesi için de gereklidir.
Son çalışmalar BCR gerçekten mechanosensitive olduğunu göstermiştir2. Örneğin, daha sert yüzeyler gelişmiş BCRsinyal3ortaya çıkarır. Ayrıca, bağışıklık sinaps üretilen kuvvet antijen e afinitesini araştırmak ve böylelikle yakınlık ayrımcılıksağlamakiçin tek BCR çeker 4 . Bu nedenle, B hücrelerinin antijen sunumuna mekanik yanıtını araştırmak ve bu yanıtı, karışan reseptörlerin türü (IgG/IgM)5,yap- izyon molekülleri (integrin ligandlar) veya farmakolojik ve genetiği değiştirilmiş hücrelerde (yani BCR sinyalizasyonuveya sitoiskeletinin protein aşağı akımının susturulması) açısından incelemek ilginçtir 6 .
Bir hücrenin fizyolojik sertlik alt tabakasına tepkisini gözlemlemek için kullanılan basit bir yöntem ve aynı zamanda substrat üzerinde uygulanan çalışma kuvvetleri Çekiş Kuvveti Mikroskopisi (TFM). TFM, elastik bir substrat üzerinde çekerek hücre tarafından üretilen deplasman alanını gözlemlemekten oluşur. Başlangıçta jel deformasyonfaz-kontrastmikroskobu 7 tarafından elastomer kendisi kırışıklıkları ile gözlendi , ancak daha iyi çözünürlük için izin ve o zamandan beri standart8haline gelmiştir fidusikal belirteçler olarak floresan mikroboncukların eklenmesi . Bu yöntem yapışık hücreler, dokular ve hatta jellere gömülü organoidler tarafından uygulanan çekiş kuvvetini araştırmak için kullanılmıştır. TFM çeşitli varyasyonları dahil olmak üzere9 geliştirilmiştir, süper çözünürlüklü mikroskopi ile kombinasyon (yani, STED10 veya SRRF11), TIRF mikroskopisi için izin jel kırılma indeksi modifikasyonu12, nano baskılı desenler ilerle boncuk yerine13, ve düz yüzey yerine nanopillar kullanarak14. Bu varyasyonların tam bir incelemesi için Colin-York ve ark.15'ebakın.
Burada sunulan protokol, B hücrelerinin antijen kaplı bir alt tabaka üzerinde uyguladığı kuvvetleri ölçme prosedürünü tanımlar. Bu kuvvetler ligandlar (antijen) onları kümelemek ve daha sonra antijen sunan substrat onları ayıklamak için uygulanır. Standart TFM protokolünü fizyolojik antijen sunan yüzeylerin sertliğini, B hücrelerinin boyutunu ve ilgili kaplamasını taklit etmek için uyarladık. Bu protokol aynı anda birden fazla hücrenin incelenmesine olanak sağlar ve floresan mikroskopi teknikleri ve kimyasal tedaviler ile birlikte kullanılabilir. Ancak, optik cımbız16,moleküler gerilim probları17,18,biyomembran kuvvet probları19ve atomik kuvvet mikroskobu20 daha uygun teknikler olan tek molekül kuvvet ölçümleri, sonda amaçlamaz. Diğer tek hücre kuvveti ölçüm yöntemleriyle karşılaştırıldığında (örneğin, mikropipetler21 veyamikroplakalar 22)TFM, ~300 nm çözünürlüğe sahip sinapsta uygulanan kuvvetlerin tam bir haritasının yeniden yapılandırılmasına olanak sağlar. Bu, yüzeyde uygulanan kuvvetlerdeki spatio-temporal desenleri tanımlamak ve jel konfokal görüntüleme ile uyumlu olduğu için, bunları spesifik proteinlerin (örneğin, sitoiskelet ve sinyal proteinleri) işe alınmasıyla ilişkilendirmek için yararlıdır.
3D TFM mümkün olsa da, kullandığımız sertlik ve kurulum ile uyumlu değildir. 3D deformasyonlar çıkıntı kuvveti mikroskopisi gibi diğer daha karmaşık kurulumları ile ulaşılabilir (AFM hücrelerin plakalı bir deforme membran tarama)23,24 ve elastik rezonatör girişim stres mikroskopisi (ERISM, ışık için rezonans boşluğu olarak hareket eden bir jel ve birkaç nanometre doğruluğu ile substrat deformasyonları vurgulayarak)25. Bu teknikler çok umut verici olmasına rağmen, henüz B hücrelerinde kullanılmamıştır. Nanopillar14gibi Diğer TFM türleri, daha fazla tekrarlanabilir yüzeylere sahip olmak için kullanılabilir. Ancak, hücre sütunları içine nüfuz ettiği için bu geometri yumuşak hücrelere adapte edilmez ve bu da analizi zorlaştırır. Bu yaklaşım gerçekten t hücrelerinde hücrenin26sütunları etrafında yapılar inşa etme yeteneğini gözlemlemek için kullanılmıştır.
Sadeliği rağmen, Poliakrilamid jelleri kullanarak TFM birçok hücrenin eşzamanlı gözlem sağlar ve kolay ve ucuz bir tezgah ve epifloresan mikroskop ile donatılmış herhangi bir laboratuvarda uygulanabilir (biz konfokal / iplik disk tavsiye rağmen).
Bir APC fizyolojik sertlik taklit etmek için, ~ 500 Pa27 sertlik ile poliakrilamid jeller kullanılan ve antijenleri aktive ile jel fonksiyonel. Bu protokolde poliakrilamid jelin yüzeyini tavuk yumurtası lysozyme (HEL) ile işlevsel hale getirilmiştir. Bu antijen bağlama alanının angajman yoluyla BCR uyarılması tarafından oluşturulan kuvvetlerin ölçümü için izin verir. Bu antijenin ve MD4 farelerinin HEL spesifik B hücrelerinin kullanımı, antijen ligasyonuna yanıt olarak nispeten düzgün kuvvet oluşumunu sağlar28. Ancak, diğer moleküller (B6 fareler için anti-IgM gibi) jel üzerine aşılanmış olabilir, ancak bu durumlarda üretilen kuvvetler daha heterojen ve daha az yoğun olabilir. B hücreleri küçük hücreler (çap ~6 μm) olduğundan, boncuk sayısı maksimal ama yine de izlenebilir olarak optimize edilmiştir. Kendi substratları üzerinde ~ kPa kuvvetleri uygulamak büyük hücreler için, bir nispeten seyrek boncuk lar kullanarak tatmin edici sonuçlar elde edebilirsiniz veya basit parçacık görüntü velocimetry gerçekleştirerek (PIV) deformasyon alanı yeniden. Ancak, ~50 Pa kadar küçük stres uygulayan B lenfositler gibi küçük hücreler için, deformasyon alanını yeniden oluştururken istenilen doğruluğa ulaşmak için tek partikül izleme (parçacık izleme velocimetry, PTV) kullanımı gereklidir. Boncukları tek tek güvenilir bir şekilde takip edebilmek için objektif lensin büyütülmesi en az 60x ve 1.3 civarındaki sayısal diyafram açıklığı olmalıdır. Bu nedenle, jeller nispeten ince olmalıdır (<50 μm), aksi takdirde boncuklar hedefin çalışma mesafesi üzerinde olduğu gibi görünür değildir.
Ana protokol üç bölümden oluşur: jel hazırlama, jel fonksiyonelleştirme ve görüntüleme; iki bölüm daha isteğe bağlıdır ve floresan hücrelerin antijen ekstraksiyon nicelleştirme ve görüntüleme adamıştır.