Summary

Analyse van T-celreceptor-geïnduceerde calciuminstroom in primaire muizen T-cellen door full spectrum flow cytometrie

Published: December 16, 2022
doi:

Summary

Calciuminflux, een maat voor T-celsignalering, is een effectieve manier om reacties op T-celreceptorstimulatie te analyseren. Dit protocol voor het multiplexen van Indo-1 met panelen van antilichamen gericht op celoppervlakmoleculen maakt gebruik van de zeer flexibele mogelijkheden van volledige spectrum flowcytometrie.

Abstract

Calciuminstroom als reactie op T-celreceptorstimulatie is een veel voorkomende maat voor T-celsignalering. Verschillende calciumindicatorkleurstoffen zijn ontwikkeld om calciumsignalering te beoordelen door band-pass flowcytometrie. Dit protocol is ontworpen om calciumresponsen in primaire murine T-cellen te meten met behulp van full spectrum flowcytometrie. Totale splenocyten worden gelabeld met de ratiometrische calciumindicatorkleurstof Indo-1, samen met een panel van fluorochroom-geconjugeerde antilichamen tegen celoppervlakmoleculen. Het benutten van de mogelijkheden van full spectrum flowcytometrie biedt een platform voor het gebruik van een breed scala aan celoppervlakvlekken in combinatie met Indo-1. Cellen worden vervolgens in real-time geanalyseerd bij 37 °C voor en na de toevoeging van een anti-CD3-antilichaam om de T-celreceptor te stimuleren. Na het ontmengen van de spectrale signalen wordt de verhouding van calciumgebonden tot calciumvrije Indo-1 berekend en kan deze in de loop van de tijd worden gevisualiseerd voor elke gated populatie van splenocyten. Deze techniek kan de gelijktijdige analyse van calciumresponsen in meerdere celpopulaties mogelijk maken.

Introduction

T-celreceptor (TCR) geïnduceerde calciuminflux is een nuttige maat voor T-celactivatie en wordt vaak gebruikt om te bepalen of een populatie T-cellen verminderde reacties heeft in de proximale stappen van de TCR-signaleringsroute1. Metingen van calciuminstroom worden over het algemeen uitgevoerd door de T-cellen vooraf te labelen met één of een paar fluorescerende calciumindicatorkleurstoffen en vervolgens de fluorescerende signalen te onderzoeken met behulp van flowcytometrie in realtime na TCR-crosslinking 2,3,4. Indo-1, een ratio-metrische calciumkleurstof, wordt geëxciteerd door de UV-laser met piekemissies op twee verschillende golflengten, afhankelijk van calciumbinding5, en is een veelgebruikte indicatorkleurstof voor flowcytometrie-analyse van calciumresponsen in levende lymfocyten. Omdat het emissieprofiel van Indo-1 vrij breed is, kan het een uitdaging zijn om Indo-1-beoordeling te combineren met gelijktijdige analyse van meerdere celoppervlakmarkers door band-pass flowcytometrie. Deze beperking beperkt het gebruik van flowcytometrie-analyse van calciumresponsen op voorgezuiverde populaties van T-cellen of op populaties geïdentificeerd door een beperkte set celoppervlakmoleculen.

Om de beperkingen van het meten van calciumresponsen op heterogene populaties van primaire lymfocyten met behulp van band-pass flowcytometrie aan te pakken, werd een protocol ontwikkeld om Indo-1 fluorescentie te meten met behulp van full spectrum flow cytometrie. Deze methode maakt het mogelijk om Indo-1 te multiplexen met panelen van antilichamen gericht op celoppervlakmoleculen, waarbij gebruik wordt gemaakt van de zeer flexibele mogelijkheden van volledige spectrum flowcytometrie. Het voordeel van het gebruik van full spectrum flowcytometrie ten opzichte van conventionele flowcytometrie is het vermogen om de fluorescerende signalen te onderscheiden van sterk overlappende kleurstoffen, waardoor het aantal oppervlaktemarkers dat tegelijkertijd in elk monster kan worden beoordeeld, toeneemt. Conventionele flowcytometrie maakt gebruik van bandpassfilters en is beperkt tot één fluorochroom per detectorsysteem6. Full spectrum flowcytometrie verzamelt signalen over het gehele spectrum van het fluorochroom met behulp van 64 detectoren op een vijf-laser spectraal flowcytometriesysteem 7,8. Bovendien maakt full spectrum flowcytometrie gebruik van APD-detectoren (Avalanche Photo Diode) die een verhoogde gevoeligheid hebben ten opzichte van fotomultiplicatorbuisdetectoren die aanwezig zijn op conventionele flowcytometers8. Bijgevolg is deze aanpak ideaal voor de heterogene celpopulaties, zoals perifere mononucleaire bloedcellen of muriene secundaire lymfoïde orgaancelsuspensies, omdat het de noodzaak voor de isolatie van specifieke T-celpopulaties voorafgaand aan calciumkleurstofetikettering elimineert. In plaats daarvan kunnen celoppervlakmarkerexpressieprofielen en flowcytometriegating na gegevensverzameling worden gebruikt om calciumresponsen in elke relevante populatie te beoordelen. Zoals aangetoond in dit rapport, kan Indo-1 gemakkelijk worden gecombineerd met acht fluorochroom-geconjugeerde antilichamen, wat resulteert in een totaal van 10 unieke spectrale handtekeningen. Bovendien kan deze methode gemakkelijk worden toegepast op mengsels van cellen uit congenetisch verschillende muizenlijnen, waardoor de gelijktijdige analyse van calciumresponsen in wildtype T-cellen mogelijk is in vergelijking met die van een gengerichte muizenlijn.

Protocol

Muizen werden onderhouden op de Anschutz Medical-campus van de Universiteit van Colorado in overeenstemming met IACUC-protocollen. Alle muizen werden geëuthanaseerd volgens de AAALAC-normen. 1. Bereiding van immuuncellen uit de milt van de muis LET OP: Euthanaseer naïeve muizen met CO 2-euthanasie. C57BL / 6-muizen gekocht bij Jackson Laboratories en intern gefokt, worden gebruikt voor experimenten op de leeftijd van 6-12 weken. Zowel man…

Representative Results

De experimentele workflow om calciumresponsen in primaire murine T-cellen te beoordelen met behulp van een Indo-1 ratiometrische kleurstof met multiplexing oppervlaktevlekken is weergegeven in figuur 1. Na het oogsten en verwerken van de splenocyten van de muis tot een enkele celsuspensie, worden de cellen gekleurd met een Indo-1 AM-ester en het oppervlak gekleurd met fluorochroom-gekoppelde antilichamen. Zodra de kleurstofbelasting en antilichaamkleuring zijn voltooid, worden de lymfocytenm…

Discussion

Dit protocol beschrijft een geoptimaliseerde test die is ontworpen om calciumresponsen te meten in primaire muizen T-cellen geladen met getitreerde Indo-1 ratiometrische indicatorkleurstof met behulp van full spectrum flowcytometrie 7,8. Het voordeel van het uitvoeren van calciumfluxtesten met behulp van volledige spectrum flowcytometrie is de mogelijkheid om oppervlaktecelmarkerkleuring te multiplexen in combinatie met beoordeling van Indo-1-fluorescentie. Full …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

R01AI132419, CU | AMC ImmunoMicro Flow Cytometry Shared Resource, RRID:SCR_021321, Veel dank aan onze collega’s bij Cytek voor voortdurende discussies over volledige spectrale cytometrische analyse op de Aurora en SpectroFlo software. Figuren werden gemaakt met BioRender.com.

Materials

12 well TC treated plates Cell Treat 229111
50 mL conical Greiner Bio1 41-12-17-03 50 mL Polypropylene centrifuge tubes with cap
5mL polysterene flow tubes Corning 352052
5mL syringe BD syringe 309646 plunger only is used sheith is discarded
70uM filter Greiner bio1 542070
aCD3 (17A2) Biolegend 100202
AKC lysis Buffer Gibco A1049201
Aurora Spectral Flowcytometer https://cytekbio.com/pages/aurora
Bath Beads coleparmer Item # UX-06274-52
CD19 PE Tonbo 50-0193-U100
CD1d Tetramer APC NIH
CD25 PECy7 ebioscience 15-0251
CD4 APC Cy7 Tonbo 25-0042-U100
CD8a FITC ebioscience 11-0081-85
Cell Incubator Formal Scientific
Dissection Tools forceps McKesson #487593 Tissue Forceps McKesson Adson 4-3/4 Inch Length Office Grade Stainless Steel NonSterile NonLocking Thumb Handle 1 X 2 Teeth
Dissection Tools Scissors McKesson #970135 Operating Scissors McKesson Argent™ 4-1/2 Inch Surgical Grade Stainless Steel Finger Ring Handle Straight Sharp Tip / Sharp Tip
DPBS 1x Gibco 14190-136 DPBS 
EGTA Fisher NC1280093
FBS Hyclond SH30071.03 lot AE29165301
FlowJo Software https://www.flowjo.com/
Indo1-AM Ester Dye ebioscience 65-085-39 Calcium Loading Dye 
ionomycin Millipore 407951-1mg
Live/Dead Ghost 540 Tonbo 13-0879-T100
Microcentrifuge tubes 1.7mL Light Labs A-7001
Penicillin/Streptomycin/L-Glutamine Gibco 10378-016
PRN694 Med Chem Express Hy-12688
Purified Anti-Mouse CD16/CD32 (FC Shield) (2.4G2) Tonbo 70-0161-M001 FC Block
RPMI Gibco 1875093  + phenol red
RPMI phenol free Gibco 11835030  -phenol red
Table top centrifuge Beckman Coulter Allegra612
TCRβ PerCP Cy5.5 ebioscience 45-5961-82
TCRγ/δ Pe Cy5 ebioscience 15-5961-82
Vi-Cell Blu Reagent Pack Product No: C06019 Includes Tripan
Vi-Cell Blu Beckman Coulter
Waterbath Fisher Brand Dry bath

References

  1. Weiss, A., Imboden, J., Shoback, D., Stobo, J. Role of T3 surface molecules in human T-cell activation: T3-dependent activation results in an increase in cytoplasmic free calcium. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 81 (13), 4169-4173 (1984).
  2. Huang, G. N. Cell calcium mobilization study (flow cytometry). Bio-Protocol. 2 (9), 171 (2012).
  3. June, C. H., Moore, J. S. Measurement of intracellular ions by flow cytometry. Current Protocols in Immunology. , (2004).
  4. Posey, A. D., Kawalekar, O. U., June, C. H. Measurement of intracellular ions by flow cytometry. Current Protocols in Cytometry. 72, 1-21 (2015).
  5. Grynkiewicz, G., Poenie, M., Tsien, R. Y. A new generation of Ca2+ indicators with greatly improved fluorescence properties. The Journal of Biological Chemistry. 260 (6), 3440-3450 (1985).
  6. McKinnon, K. M. Flow cytometry: An overview. Current Protocols in Immunology. 120, 1-11 (2018).
  7. Nolan, J. P., Condello, D. Spectral flow cytometry. Current Protocols in Cytometry. , (2013).
  8. Bonilla, D. L., Reinin, G., Chua, E. Full spectrum flow cytometry as a powerful technology for cancer immunotherapy research. Frontiers in Molecular Biosciences. 7, 612801 (2021).
  9. Zhong, Y., et al. Targeting Interleukin-2-inducible T-cell Kinase (ITK) and Resting Lymphocyte Kinase (RLK) using a novel covalent inhibitor PRN694. The Journal of Biological Chemistry. 290 (10), 5960-5978 (2015).
  10. Gallagher, M. P., et al. Hierarchy of signaling thresholds downstream of the T-cell receptor and the Tec kinase ITK. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (35), 2025825118 (2021).
  11. Andreotti, A. H., Schwartzberg, P. L., Joseph, R. E., Berg, L. J. T-Cell signaling regulated by the tec family kinase, Itk. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2 (7), 002287 (2010).
  12. Nakamura, Y. EGTA can inhibit vesicular release in the nanodomain of single Ca2+ channels. Frontiers in Synaptic Neurosciene. 11, 26 (2019).
  13. Cytek Aurora Users Guide. Cytek Available from: https://depts.washington.edu/flowlab/Cell%20Analysis%20Facility/Aurora%20User%20Guide.pdf (2022)
  14. SpctroFlo Software. Cytek Available from: https://cytekbio.com/pages/spectro-flo (2022)
  15. FlowJo Software. Becton-Dickinson Available from: https://www.flowjo.com/solutions/flowjo (2022)
  16. Godfrey, D. I., Zlotnik, A. Control points in early T-cell development. Immunology Today. 14 (11), 547-553 (1993).
  17. Vossen, A. C., et al. Fc receptor binding of anti-CD3 monoclonal antibodies is not essential for immunosuppression, but triggers cytokine-related side effects. European Journal of Immunology. 25 (6), 1492-1496 (1995).

Play Video

Cite This Article
Perrenoud, L., Conley, J., Berg, L. J. Analysis of T-cell Receptor-Induced Calcium Influx in Primary Murine T-cells by Full Spectrum Flow Cytometry. J. Vis. Exp. (190), e64526, doi:10.3791/64526 (2022).

View Video