Summary

Een muismodel In Vivo maatregel naïef CD4 T-cel activatie, proliferatie en differentiatie van de Th1 geïnduceerd door het beenmerg-afgeleide dendritische cellen

Published: August 22, 2018
doi:

Summary

Hier presenteren we een protocol voor de in vivo bepaling van naïeve CD4 T cel (T-cel) activering, proliferatie en differentiatie van de Th1 geïnduceerd door GM-CSF beenmerg (BM)-afgeleide dendritische cellen (DC’s). Dit protocol beschrijft Daarnaast BM en T-cel isolatie, DC generatie en DC en T-cel adoptief overdracht.

Abstract

Kwantificering van naïeve CD4 T-cel activatie, proliferatie en differentiatie naar T-helper 1 (Th1) cellen is een handige manier om te beoordelen van de rol van T-cellen in een immuunrespons. Dit protocol beschrijft de in vitro differentiatie van het beenmerg (BM) progenitoren te verkrijgen granulocyt macrofaag kolonie-stimulerende factor (GM-CSF) afgeleid-dendritische cellen (DC’s). Het protocol beschrijft ook de adoptief overdracht van ovoalbumine peptide (OVAp)-geladen GM-CSF-afgeleide DCs en naïef CD4 T-cellen van th transgene muizen om te analyseren de in vivo activering, proliferatie en Th1 differentiatie van de overgedragen CD4 T-cellen. Dit protocol omzeilt de beperking van zuiver in vivo methoden opgelegd door het onvermogen om specifiek manipuleren of selecteer de bestudeerde celpopulatie. Bovendien kan dit protocol studies in een in vivo omgeving, dus het vermijden van veranderingen aan functionele factoren die zich in vitro voordoen kunnen en met inbegrip van de invloed van celtypes en andere factoren die alleen gevonden in intact organen. Het protocol is een nuttig instrument voor het genereren van wijzigingen in DCs en T cellen die wijzigen van adaptieve immuunresponsen, mogelijk het verstrekken van belangrijke resultaten om te begrijpen van de oorsprong of de ontwikkeling van talloze immuun geassocieerde ziekten.

Introduction

CD4 T-cellen en antigeen presentatie van cellen (APCs) zoals DCs zijn vereist bemiddelaars van immuniteit aan microbiële ziekteverwekkers1,2. In perifere lymfoïde organen, worden CD4 T-cellen geactiveerd bij opname van specifieke antigenen gepresenteerd door APCs3,4,5. Geactiveerde CD4 T-cellen vermenigvuldigen en onderscheid maken in verschillende specifieke effector Th-cellen die nodig voor de ontwikkeling van een juiste adaptieve immuunrespons6,7 zijn. Controle van deze processen is cruciaal voor het produceren van een adequate adaptieve verdediging die het pathogene agens oplevert doodt zonder schadelijke weefsel schade8produceren. Th-cellen zijn gedefinieerd volgens de uitdrukking of de productie van oppervlakte moleculen, transcriptiefactoren en effector cytokines en essentieel en precieze functies vervullen in antwoord op ziekteverwekkers1. Cellen van de Th1 cel subset express de transcriptiefactor T-inzet en de cytokine interferon-γ (IFNγ) en host verdediging tegen intracellulaire pathogenen1deelnemen. Kwantificering van naïeve CD4 T-cel activatie, proliferatie en differentiatie van de Th1 is een nuttig instrument voor de beoordeling van de rol van T cellen spelen in een immuunrespons.

Dit protocol maakt het mogelijk in vivo analyse van de capaciteit van in vitro –gegenereerd BM afkomstige DCs aan het moduleren van de activering, proliferatie en differentiatie van de Th1 van naïeve CD4 T-cellen. Het protocol dient ook te beoordelen van de capaciteit van naïeve CD4 T-cellen worden geactiveerd, geïnduceerde te verspreiden, en Th1 gedifferentieerde (Figuur 1). Dit veelzijdige protocol omzeilt het onvermogen om te specifiek bewerken of selecteer de bestudeerde celpopulatie in zuiver in vivo protocollen. De effecten van verschillende moleculen en behandelingen op DCs kunnen bestudeerd worden met behulp van BM van genetisch gemodificeerde muizen5 of behandelen of geïsoleerde BM cellen9genetisch te manipuleren. T cel reacties kunnen ook worden onderzocht door het verkrijgen van T-cellen voor de overdracht van het adoptie van verschillende bronnen of na verschillende manipulaties3,8,10.

De belangrijkste voordelen van dit protocol zijn tweeledig. T-cel activatie, proliferatie en differentiatie van de Th1 worden geanalyseerd met een stroom cytometry benadering; en dit wordt gecombineerd met in vivo studies, dus het afwenden van wijzigingen die in vitro kunnen optreden en met inbegrip van celtypes en andere factoren die alleen gevonden in intact organen11.

Het gebruik van vitale kleurstoffen is een veel gebruikte techniek voor het bijhouden van celproliferatie terwijl het vermijden van het gebruik van radioactiviteit. De meting van de proliferatie met deze reagentia is gebaseerd op de kleurstof verdunning na de celdeling. Bovendien, deze kleurstoffen op meerdere golflengten gedetecteerd kunnen worden en gemakkelijk worden geanalyseerd door stroom cytometry in combinatie met meerdere fluorescerende antilichamen of markeringen. Wij wijzen op het nut van dit protocol door aan te tonen hoe T-cel activatie, proliferatie en differentiatie van de Th1 door stroom cytometry kunnen worden geanalyseerd.

Protocol

Experimentele procedures werden goedgekeurd door de Fundación Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) en de Comunidad Autónoma de Madrid overeenkomstig de Spaanse en Europese richtsnoeren. Muizen werden gefokt in specifieke pathogene vrije (SPF) voorwaarden en werden euthanized kooldioxide (CO2) inademing. 1. isolatie van muis beenmergcellen van zijn verbeend en dijbeen Opmerking: De C57BL/6 congenisch muis stam draagt de dif…

Representative Results

Figuur 1 illustreert de stappen die worden beschreven in dit protocol. Figuur 2 illustreert de isolatie en de cultuur van muis BM cellen. De toevoeging van GM-CSF en LP’s aan deze culturen maakt de in vitro generatie en rijping van DCs. Figuur 3 illustreert de stroom cytometry analyse van de differentiatie en rijping van de verkregen DCs. OVAp-geladen GM-CSF BM afkomstige DCs en geïsoleerde…

Discussion

Dit protocol zorgt voor de karakterisering van de capaciteit van BM afkomstige DCs aan het moduleren van de activering, proliferatie en differentiatie van naïeve CD4 T-cellen. Bovendien, het kan ook worden gebruikt om te beoordelen van de gevoeligheid van CD4 T-cellen voor modulatie door BM afkomstige DCs. Met dit protocol, kunnen veranderingen in deze gebeurtenissen worden gemeten in vivo.

Afhankelijk van de hypothese onderzochte, kunnen verschillende combinaties van T-cellen en DCs…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wij danken Dr. Simon Bartlett voor Engelse bewerken. Deze studie werd ondersteund door subsidies van het Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) (PI14/00526; PI17/01395; CP11/00145; CPII16/00022), de Miguel Servet programma- en Fundación Ramón Vicente Areces; met co-financiering van de Fondo Europeo de Desarrollo Regional (EFRO). De CNIC wordt ondersteund door het ministerie van economische zaken, industrie en concurrentievermogen (MEIC) en de Pro CNIC Foundation en kan een Severo Ochoa Center of Excellence (SEV-2015-0505). RTF is opgericht door Fundación Ramón Vicente Areces en CNIC, VZG door ISCIII, BHF door Instituto de Investigación Sanitaria ziekenhuis 12 de Octubre (imas12) en JMG-G door de ISCIII Miguel Servet programma en imas12.

Materials

Ethanol VWR Chemicals 20,824,365 5 L
Scissors Fine Science Tools (F.S.T.) 14001-12
Forceps Fine Science Tools (F.S.T.) 11000-13
Fine Forceps Fine Science Tools (F.S.T.) 11253-20
Scalpel Fine Science Tools (F.S.T.) 10020-00 Box of 100 blades
Fetal Bovine Serum SIGMA F7524
Penicillin/streptomycin LONZA DE17-602E
Roswell Park Memorial Institute medium (RPMI) GIBCO 21875-034
Sterile Petri dishes Falcon 353003
25-gauge needle BD Microlance 3 300600
1 ml syringe Novico N15663
15 ml conical tubes Falcon 352096
50 ml conical tubes Falcon 352098
70 μm nylon web filter BD Falcon 352350
Red blood lysis buffer SIGMA R7757 100 Ml
EDTA SIGMA ED2SS-250
Bovine Serum Albumin SIGMA A7906 100 g
Trypan blue SIGMA 302643-25G
Culture-plates Falcon 353003
4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES) Cambrex BE17-737E
Beta-mercaptoethanol Merck 8-05740-0250
Sodium pyruvate LONZA BE13-115E
L-glutamine LONZA BE17-605E
Recombinant murine Granulocyte Macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) Prepotech 315-03
lipopolysaccharide (LPS) SIGMA-ALDRICH L2018
96-well-plate Costar 3799
v450 anti-mouse CD11b antibody BD Biosciences 560455
PE anti-mouse CD64 antibody BioLegend 139303
PE anti-mouse CD115 antibody BioLegend 135505
FITC anti-mouse CD11c antibody BioLegend 117305
FITC anti-mouse MHCII antibody BioLegend 125507
APC anti-mouse CD86 antibody BioLegend 105011
APC anti-mouse CD80 antibody BioLegend 104713
Flow Cytometry tubes Zelian 300800-1 PS 12X75 5mL
OTII Ovoalbumine peptide InvivoGen 323-339
anti-mouse biotinylated CD8α antibody Tonbo Biosciences 30-0081-U500
anti-mouse biotinylated IgM antibody BioLegend 406503
anti-mouse biotinylated B220 antibody Tonbo Biosciences 30-0452-U500
anti-mouse biotinylated CD19 antibody Tonbo Biosciences 30-0193-U500
anti-mouse biotinylated MHCII (I-Ab) antibody BioLegend 115302
anti-mouse biotinylated CD11b antibody Tonbo Biosciences 30-0112-U500
anti-mouse biotinylated CD11c antibody BioLegend 117303
anti-mouse biotinylated CD44 antibody BioLegend 103003
anti-mouse biotinylated CD25 antibody Tonbo Biosciences 30-0251-U100
anti-mouse biotinylated DX5 antibody BioLegend 108903
streptavidin-coated magnetic microbeads MACS Miltenyi Biotec 130-048-101
Magnetic cell separator MACS Miltenyi Biotec 130-090-976 QuadroMACS Separator
Separation columns MACS Miltenyi Biotec 130-042-401
PE anti-mouse CD4 antibody BioLegend 100408
APC anti-mouse CD3 antibody BioLegend 100235
FITC anti-mouse CD8 antibody Tonbo Biosciences 35-0081-U025
Cell Violet Tracer Thermofisher C34557
APC anti-mouse CD25 antibody Tonbo Biosciences 20-0251-U100
Alexa647 anti-mouse CD69 antibody BioLegend 104518
PerCPCY5.5 anti-mouse CD45.1 antibody Tonbo Biosciences 65-0453
APC anti-mouse CD45.1 antibody Tonbo Biosciences 20-0453
PECY7 anti-mouse CD45.1 antibody Tonbo Biosciences 60-0453
FITC anti-mouse CD45.2 antibody Tonbo Biosciences 35-0454
Ionomycin SIGMA-ALDRICH I0634
Phorbol 12 Myristate 13 Acetate (PMA) SIGMA P8139
Brefeldin A (BD GolgiPlug) BD 555029
Paraformaldehyde Millipore 8-18715-02100
Intracellular permeabilization buffer eBioscience 00-8333
APC anti-mouse IFNg antibody Tonbo Biosciences 20-7311-U100
Fc-block (anti-mouse CD16/CD32) Tonbo Biosciences 70-0161-U100
B6.SJL CD45.1 mice The Jackson Laboratory 002014
BD LSRFortessa™ Cell Analyzer BD Biosciences 649225
DAPI Solution Thermofisher 62248

References

  1. Zhu, J., Yamane, H., Paul, W. E. Differentiation of effector CD4 T cell populations (*). Annual Review of Immunology. 28, 445-489 (2010).
  2. Bustos-Moran, E., Blas-Rus, N., Martin-Cofreces, N. B., Sanchez-Madrid, F. Orchestrating Lymphocyte Polarity in Cognate Immune Cell-Cell Interactions. International Review of Cell and Molecular Biology. 327, 195-261 (2016).
  3. Gonzalez-Granado, J. M., et al. Nuclear envelope lamin-A couples actin dynamics with immunological synapse architecture and T cell activation. Science Signaling. 7 (322), ra37 (2014).
  4. Rocha-Perugini, V., Gonzalez-Granado, J. M. Nuclear envelope lamin-A as a coordinator of T cell activation. Nucleus. 5 (5), 396-401 (2014).
  5. Rocha-Perugini, V., et al. CD9 Regulates Major Histocompatibility Complex Class II Trafficking in Monocyte-Derived Dendritic Cells. Molecular and Cellular Biology. 37 (15), (2017).
  6. Kaech, S. M., Wherry, E. J., Ahmed, R. Effector and memory T-cell differentiation: implications for vaccine development. Nature Reviews Immunology. 2 (4), 251-262 (2002).
  7. Iborra, S., Gonzalez-Granado, J. M. In Vitro Differentiation of Naive CD4(+) T Cells: A Tool for Understanding the Development of Atherosclerosis. Methods in Molecular Biology. 1339, 177-189 (2015).
  8. Toribio-Fernandez, R., et al. Lamin A/C augments Th1 differentiation and response against vaccinia virus and Leishmania major. Cell Death & Disease. 9 (1), 9 (2018).
  9. Lee, T., Shevchenko, I., Sprouse, M. L., Bettini, M., Bettini, M. L. Retroviral Transduction of Bone Marrow Progenitor Cells to Generate T-cell Receptor Retrogenic Mice. Journal of Visualized Experiments. (113), (2016).
  10. Cruz-Adalia, A., et al. Conventional CD4(+) T cells present bacterial antigens to induce cytotoxic and memory CD8(+) T cell responses. Nature Communications. 8 (1), 1591 (2017).
  11. Quah, B. J., Wijesundara, D. K., Ranasinghe, C., Parish, C. R. The use of fluorescent target arrays for assessment of T cell responses in vivo. Journal of Visualized Experiments. (88), e51627 (2014).
  12. Cruz-Adalia, A., Ramirez-Santiago, G., Torres-Torresano, M., Garcia-Ferreras, R., Veiga Chacon, E. T Cells Capture Bacteria by Transinfection from Dendritic Cells. Journal of Visualized Experiments. (107), e52976 (2016).
  13. Cossarizza, A., et al. Guidelines for the use of flow cytometry and cell sorting in immunological studies. European Journal of Immunology. 47 (10), 1584-1797 (2017).
  14. Quah, B. J., Parish, C. R. New and improved methods for measuring lymphocyte proliferation in vitro and in vivo using CFSE-like fluorescent dyes. Journal of Immunological Methods. 379 (1-2), 1-14 (2012).
  15. Yardeni, T., Eckhaus, M., Morris, H. D., Huizing, M., Hoogstraten-Miller, S. Retro-orbital injections in mice. Lab Animals (NY). 40 (5), 155-160 (2011).
  16. Warth, S. C., Heissmeyer, V. Adenoviral transduction of naive CD4 T cells to study Treg differentiation. Journal of Visualized Experiments. (78), (2013).
  17. Liou, H. L., Myers, J. T., Barkauskas, D. S., Huang, A. Y. Intravital imaging of the mouse popliteal lymph node. Journal of Visualized Experiments. (60), (2012).

Play Video

Cite This Article
Toribio-Fernandez, R., Zorita, V., Herrero-Fernandez, B., Gonzalez-Granado, J. M. An In Vivo Mouse Model to Measure Naïve CD4 T Cell Activation, Proliferation and Th1 Differentiation Induced by Bone Marrow-derived Dendritic Cells. J. Vis. Exp. (138), e58118, doi:10.3791/58118 (2018).

View Video