Fare Naif CD4<sup> +</sup> T Hücre İzolasyonu ve<em> In vitro</em> T hücre alt içine Farklılaşma
Summary
Naïve CD4+ T cells polarize to various subsets depending on the environment at the time of activation. The differentiation of naïve CD4+ T cells to various effector subsets can be achieved in vitro through the addition of T cell receptor stimuli and specific cytokine signals.
Abstract
Antigen inexperienced (naïve) CD4+ T cells undergo expansion and differentiation to effector subsets at the time of T cell receptor (TCR) recognition of cognate antigen presented on MHC class II. The cytokine signals present in the environment at the time of TCR activation are a major factor in determining the effector fate of a naïve CD4+ T cell. Although the cytokine environment during naïve T cell activation may be complex and involve both redundant and opposing signals in vivo, the addition of various cytokine combinations during naive CD4+ T cell activation in vitro can readily promote the establishment of effector T helper lineages with hallmark cytokine and transcription factor expression. Such differentiation experiments are commonly used as a first step for the evaluation of targets believed to promote or inhibit the development of certain CD4+ T helper subsets. The addition of mediators, such as signaling agonists, antagonists, or other cytokines, during the differentiation process can also be used to study the influence of a particular target on T cell differentiation. Here, we describe a basic protocol for the isolation of naïve T cells from mouse and the subsequent steps necessary for polarizing naïve cells to various T helper effector lineages in vitro.
Introduction
farklı soy veya CD4 + T helper altkümelerinden kavramı (Th) hücreleri 20. yüzyılın ikinci yarısında 1 beri civarında olmuştur. Hücre çoğalması ve efektör Th hücreleri içinde nihai farklılaşmasının birkaç tur birlikte uyaran sinyallerin sonuçlar mevcudiyetinde aynı kökenli antijenin tanınması. Bu işlem sırasında oluşan Th hücre tipi aktivasyonu 2 sırasında, bu sitokin ortama bağlıdır. Başlangıçta, naif Th hücreleri T hücre reseptörü (TCR) aktivasyonu, birlikte uyaran CD28 ligasyonu ve sitokin sinyalizasyon aşağıdaki 2 farklı soy içine polarize düşünüldü. Tip 1 yardımcı hücreleri (TH1) olan IFNy sitokin, bunların etki edici üretiminin yanı sıra farklılaştırma işlemi 3,4; IL-12 sinyalleme duyulan gereksinimi ile karakterize edilir. Sonunda farklılaşmış Th1 hücreleri en belirgin b karakterize bir genetik profile sahip olduğu keşfedildiy Th1 genetik programın 5 ana regülatörü olarak kabul edilir T kutusu aile transkripsiyon faktörü ifadesi, Tbx21 (T-bahis). Bundan başka, IL-12, hem IFNy gibi T bahis ifade 6,7 teşvik edebilir. Immün yanıt olarak, Th1 hücreleri, hücre içi patojenler hem de oto-bağışıklık iltihap kuvvetli promotörler karşı konakçı savunması için önemlidir. Bunun aksine, tip 2 yardımcı hücreleri (Th2) kendi gelişimi için IL-4 ve IL-4, IL-5 de dahil olmak üzere, bunların etki edici sitokinler ve IL-13 gerektiren, B hücre yanıtları tahrik etmek için önemlidir ve alerji 8-patojen, 9. Th1 hücrelerinin benzer, Th2 hücreleri kendi ana transkripsiyonel regülatör ifade etmek bulundu, GATA'nın-3 10,11 olarak adlandırılan. İlginçtir, polarize sitokinlerin varlığı ve belirli bir Th soyun nesil sadece belirli bir alt kümesi Th bir bağışıklık yeniden sırasında baskın hale gelebilir düşündüren, başkalarının 2,12 gelişimine antagonistiktiryanıtlarının yokluğu.
Th1 ve Th2 soylarının belirlenmesi için, daha fazla çalışma son folikül yardımcı (TFH), (Th9), IL-9-üreten ve IL-22 üreten (Th22) dahil (T yardımcı hücrelerinin daha bile eşsiz bir alt küme, gösterdi ), 13 gözden. In vitro olarak farklılaşma deneylerin amaçları doğrultusunda, bu protokol regülatör T hücreleri (regülatör) ve IL-17 üreten CD4 + T hücreleri (Th17) olarak adlandırılan, yalnızca iki ek Th alt kümelerini odaklanacaktır. CD25 + regülatör T hücrelerinin timüsteki doğal (nTreg) oluşabilir; naif Th hücreleri de (14,15 gözden) çevre düzenleyici olmak üzere (iTreg) bağlı olabilir. Tregs Her iki tür karakteristik transkripsiyon faktörü, çözünür anti-inflamatuar aracıların üretimini, IL-2, tüketimi ve hücre temas yoluyla mekanizmaları 14,15 içerir, bunların etki edici bastırma mekanizmaları için kritik öneme sahiptir forkhead kutu P3 (Foxp3) olarak adlandırılan ifade eder. FoxP eksikliğiCiddi, çoklu organ otoimün bozukluğunun 3 ekspresyonu, bağışıklık düzensizliği, poliendokrinopati, enteropati olarak adlandırılan, enflamasyon çözme ve kendi çevresel tolerans düzenlemede, bu Th alt-grubun önemli bir rol gösteren X-bağlantılı sendromu (IPEX), 16 antijenleri. İn vitro olarak, saf CD4 + T yardımcı hücreleri, Foxp3 yukarı doğru regüle ve IL-2 ve 14,15, TGF-β uyarılan regülatör programına kararlı hale gelir. (17,18 gözden) sadece sitokin üretimini göz önüne alındığında, özellikle CD4 + T hücre soyları içinde önemli bir plastisite orta olabilir. Ancak, in vitro farklılaşma protokolleri amacıyla, benzersiz bir soy olarak her alt kümesi görüşecekler.
Son zamanlarda, IL-17 sitokin üreten, Th17 hücrelerinin bir alt kümesi, otoimmün iltihabı 19-21 sırasında özellikle patojenik pro-iltihap fonksiyonları ile benzersiz bir soy olarak tanımlanmıştır. Th17 hücreleri benzersiz bir transkripsiyon faktörü ifade, Th17 genetik programı 22 koordinatları olarak adlandırılan retinoid ilgili yetim reseptör gama t (RORγt). TGFβ RORγt indüksiyonu ile Th17 soyunun üretimi için önemlidir. Ancak, TGFβ sinyal etkisi sadece (12 gözden), IL-6 ile sinerji üzerine Th17 taahhüdünü neden olduğuna inanılmaktadır. Daha ileri çalışmalar için diğer pozitif IL-1β de dahil olmak üzere, Th17 kararlılığını düzenleyen sinyallerin, artan sodyum ve TLR çeşitli 23-26 sinyal olduğunu göstermiştir. Diğer raporlar, in vivo olarak, patojenik Th17 hücreleri aslında TGFβ sinyal bypass olanlardır ve bunun yerine farklılaşma 27, IL-1, IL-6 ve IL-23 arasında bir kombinasyonuna bağlıdır olduğunu ileri sürmüşlerdir. Bu nedenle, Th17 hücre sinyal yollarının çeşitli türetilebilir; Th17 soy bağlılığı için bu protokolün amaçları için, yaygın olarak kullanılan (TGFβ ve IL-6) yolusunulacaktır.
Tüm efektör soyları için aşağıda tarif edilen farklılaşma protokolleri tüm deney süresi boyunca TCR ve CD28 için uyaranı sabit antikor dayanır. Bununla birlikte, diğer göstermiştir ki antijen sunan hücreler 28 veya çapraz bağlama, anti-CD3 ve Hamster antikoru anti-CD28 antikorları, 2 gün 29 aynı zamanda çeşitli Th alt-üretilmesini indükleme son derece etkili araçlardır ile TCR aktivasyonu. Burada sunulan protokol Th17 hücreleri 31 ikincil lenfoid organlara 30 kemirgen CD4 + T hücreleri izole ve üretmek için daha önce bildirilen yöntemler üzerine inşa. Önemli bir farklılık, bu protokol, lenfoid dokulardan naif CD4 + T hücreleri izole etmek için bir hücre ayıklayıcısıyla kullanımına dayanır olmasıdır. Ancak, birçok şirket artık gereksinimi f atlamak mümkün olabilir ki, naif CD4 + T hücreleri için zenginleştirebilirsiniz hızlı ayırma kitleri teklifveya sıralama deneye bağlı olarak. yöntemler ve bu protokolde sunulan reaktifler rutin kullanımı ve en etkili bulmak ne. Ancak, alternatif reaktifler ve metodolojiler aşağıda sunulan adımları birçok mevcut olduğunu akılda tutmak ve onların amaçları için en iyi çalışacaktır belirlemek için bireysel laboratuvara kadar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dalak saf Th hücreleri içerir, lenf düğümleri, bu nüfus oranı çok daha yüksektir. Düzgün, bu protokolde lenf düğümleri tespit ve kaldırmak için Başarısızlık saf hücrelerin kötü verim neden olacaktır. Bu daha çok yağ dokusu olması yaşlı farelerin ya da erkek farelerde özellikle zor olabilir. Hayvan bacaklarda ve cilt Şekil 1, uygun bir sabitleme ve çivileme gösterildiği gibi erişilebilir dış lenf nodu kolay görselleştirme için izin verir. Lenf düğümleri ve dalak…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, bu protokolün optimizasyonu için Texas MD Anderson Kanser Merkezi'nde Üniversitesi Tıp ve Bilim, Rosalind Franklin Üniversitesi Reynolds laboratuarında tüm üyelerini ve Chen Dong laboratuar teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri (K22AI104941) den JMR bir hibe ile desteklenmiştir.
Materials
| Complete RPMI: | Warm in a 37 oC water bath before use | ||
| RPMI 1640 Media | Life Technologies | 11875119 | |
| 10 % FBS | Life Technologies | 26140-079 | |
| 1000X 2-mercaptoethanol | Life Technologies | 21985023 | |
| 100X Pen/Strep | Life Technologies | 15140122 | |
| 100X L-glutamine | Life Technologies | 25030081 | |
| 120 micron nylon mesh | Amazon | CMN-0120-10YD | Cut into 2 cm2 squares and autoclave |
| Alternative: 100 micron cell strainers | Fisher | 08-771-19 | Alternative to cutting nylon mesh |
| autoMACS running buffer | Miltenyi | 130-091-221 | Warm in a 37 oC water bath before use |
| autoMACS rinsing solution | Miltenyi | 130-091-222 | Warm in a 37 oC water bath before use |
| CD4 beads | Miltenyi | 130-049-201 | |
| ACK lysis buffer | Life Technologies | A10492-01 | |
| Cytokines: | |||
| Human (h) IL-2 | Peprotech | 200-02 | |
| Recombinant mouse (rm) IL-4 | Peprotech | 214-14 | |
| rmIL-6 | R & D Systems | 406-ML-025 | |
| rmIL-12 | Peprotech | 210-12 | |
| hTGFb | R & D Systems | 240-B-010 | |
| Antibodies: | |||
| 2C11 (anti-CD3) | BioXcell | BE0001-1 | |
| 37.51 (anti-CD28) | BioXcell | BE0015-1 | |
| 11B11 (anti-IL-4) | BioXcell | BE0045 | |
| XMG1.2 (anti-IFNg) | BioXcell | BE0055 | |
| anti-CD62L-FITC | BioLegend | 104406 | Use at 1:100 |
| anti-CD25-PE | BioLegend | 102008 | Use at 1:400 |
| anti-CD4-PerCP | BioLegend | 100434 | Use at 1:1000 |
| anti-CD44-APC | BioLegend | 103012 | Use at 1:500 |
| Phorbol 12-myristate 13 acetate (PMA) | Sigma-Aldrich | P-8139 | Prepare a stock at 0.1 mg/ml in DMSO and freeze aliquots at -20 oC |
| Ionomycin | Sigma-Aldrich | I-0634 | Prepare a stock at 0.5 mg/ml in DMSO and freeze aliquots at -20 oC |
| Brefeldin A | eBioscience | 00-4506-51 | Use at 1:1000 |
References
- Mosmann, T. R., Cherwinski, H., Bond, M. W., Giedlin, M. A., Coffman, R. L. Two types of murine helper T cell clone. I. Definition according to profiles of lymphokine activities and secreted proteins. J Immunol. 136 (7), 2348-2357 (1986).
- Dong, C., Flavell, R. A. Cell fate decision: T-helper 1 and 2 subsets in immune responses. Arthritis Res. 2 (3), 179-188 (2000).
- Hsieh, C. S., et al. Development of TH1 CD4+ T cells through IL-12 produced by Listeria-induced macrophages. Science. 260 (5107), 547-549 (1993).
- Seder, R. A., Gazzinelli, R., Sher, A., Paul, W. E. Interleukin 12 acts directly on CD4+ T cells to enhance priming for interferon gamma production and diminishes interleukin 4 inhibition of such priming. Proc Natl Acad Sci U S A. 90 (21), 10188-10192 (1993).
- Szabo, S. J., et al. A novel transcription factor, T-bet, directs Th1 lineage commitment. Cell. 100 (6), 655-669 (2000).
- Afkarian, M., et al. T-bet is a STAT1-induced regulator of IL-12R expression in naive CD4. T cells. Nat Immunol. 3 (6), 549-557 (2002).
- Zhu, J., et al. The transcription factor T-bet is induced by multiple pathways and prevents an endogenous Th2 cell program during Th1 cell responses. Immunity. 37 (4), 660-673 (2012).
- Le Gros, G., Ben-Sasson, S. Z., Seder, R., Finkelman, F. D., Paul, W. E. Generation of interleukin 4 (IL-4)-producing cells in vivo and in vitro: IL-2 and IL-4 are required for in vitro generation of IL-4-producing cells. J Exp Med. 172 (3), 921-929 (1990).
- Swain, S. L., Weinberg, A. D., English, M., Huston, G. IL-4 directs the development of Th2-like helper effectors. J Immunol. 145 (11), 3796-3806 (1990).
- Zhang, D. H., Cohn, L., Ray, P., Bottomly, K., Ray, A. Transcription factor GATA-3 is differentially expressed in murine Th1 and Th2 cells and controls Th2-specific expression of the interleukin-5 gene. J Biol Chem. 272 (34), 21597-21603 (1997).
- Zheng, W., Flavell, R. A. The transcription factor GATA-3 is necessary and sufficient for Th2 cytokine gene expression in CD4 T cells. Cell. 89 (4), 587-596 (1997).
- Dong, C. TH17 cells in development: an updated view of their molecular identity and genetic programming. Nat Rev Immunol. 8 (5), 337-348 (2008).
- Jiang, S., Dong, C. A complex issue on CD4(+) T-cell subsets. Immunol Rev. 252 (1), 5-11 (2013).
- Rudensky, A. Y. Regulatory T cells and Foxp3. Immunol Rev. 241 (1), 260-268 (2011).
- Sakaguchi, S., Yamaguchi, T., Nomura, T., Ono, M. Regulatory T cells and immune tolerance. Cell. 133 (5), 775-787 (2008).
- Barzaghi, F., Passerini, L., Bacchetta, R. Immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, x-linked syndrome: a paradigm of immunodeficiency with autoimmunity. Front Immunol. 3, 211 (2012).
- Shea, J. J., Paul, W. E. Mechanisms underlying lineage commitment and plasticity of helper CD4 T cells. Science. 327 (5969), 1098-1102 (2010).
- Zhou, L., Chong, M. M., Littman, D. R. Plasticity of CD4+ T cell lineage differentiation. Immunity. 30 (5), 646-655 (2009).
- Harrington, L. E., et al. Interleukin 17-producing CD4+ effector T cells develop via a lineage distinct from the T helper type 1 and 2 lineages. Nat Immunol. 6 (11), 1123-1132 (2005).
- Langrish, C. L., et al. IL-23 drives a pathogenic T cell population that induces autoimmune inflammation. J Exp Med. 201 (2), 233-240 (2005).
- Park, H., et al. A distinct lineage of CD4 T cells regulates tissue inflammation by producing interleukin 17. Nat Immunol. 6 (11), 1133-1141 (2005).
- Ivanov, I. I., et al. The orphan nuclear receptor RORgammat directs the differentiation program of proinflammatory IL-17+ T helper cells. Cell. 126 (6), 1121-1133 (2006).
- Chung, Y., et al. Critical regulation of early Th17 cell differentiation by interleukin-1 signaling. Immunity. 30 (4), 576-587 (2009).
- Reynolds, J. M., Martinez, G. J., Chung, Y., Dong, C. Toll-like receptor 4 signaling in T cells promotes autoimmune inflammation. Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (32), 13064-13069 (2012).
- Reynolds, J. M., et al. Toll-like receptor 2 signaling in CD4(+) T lymphocytes promotes T helper 17 responses and regulates the pathogenesis of autoimmune disease. Immunity. 32 (5), 692-702 (2010).
- Wu, C., et al. Induction of pathogenic TH17 cells by inducible salt-sensing kinase SGK1. Nature. 496 (7446), 513-517 (2013).
- Ghoreschi, K., et al. Generation of pathogenic T(H)17 cells in the absence of TGF-beta signalling. Nature. 467 (7318), 967-971 (2010).
- Veldhoen, M., Hocking, R. J., Atkins, C. J., Locksley, R. M., Stockinger, B. TGFbeta in the context of an inflammatory cytokine milieu supports de novo differentiation of IL-17-producing T cells. Immunity. 24 (2), 179-189 (2006).
- Avni, O., et al. T(H) cell differentiation is accompanied by dynamic changes in histone acetylation of cytokine genes. Nat Immunol. 3 (7), 643-651 (2002).
- Matheu, M. P., Cahalan, M. D. Isolation of CD4+ T cells from mouse lymph nodes using Miltenyi MACS purification. J Vis Exp. (9), (2007).
- Bedoya, S. K., Wilson, T. D., Collins, E. L., Lau, K., Larkin, J. Isolation and th17 differentiation of naive CD4 T lymphocytes. J Vis Exp. (79), e50765 (2013).
