Summary

Accès à la différenciation précoce des lymphocytes T CD4+ auxiliaires folliculaires spécifiques du virus chez les souris infectées par le LCMV aigu

Published: April 26, 2024
doi:

Summary

L’étude actuelle présente des protocoles permettant d’évaluer l’engagement précoce du devenir des cellules TFH spécifiques du virus et de manipuler l’expression génique dans ces cellules.

Abstract

Les lymphocytes T auxiliaires folliculaires (TFH) sont perçus comme une lignée de lymphocytes T CD4+ indépendante qui aide les lymphocytes B apparentés à produire des anticorps de haute affinité, établissant ainsi une immunité humorale à long terme. Au cours d’une infection virale aiguë, l’engagement du destin des lymphocytes TFH spécifiques du virus est déterminé au début de la phase d’infection, et l’étude des lymphocytes TFH différenciés précocement est cruciale pour comprendre l’immunité humorale dépendante des lymphocytes T et optimiser la conception du vaccin. Dans l’étude, à l’aide d’un modèle murin d’infection par le virus de la chorioméningite lymphoïde aiguë (LCMV) et de la souris SMARTA (SM) transgénique TCR avec des lymphocytes T CD4+ reconnaissant spécifiquement l’épitope de la glycoprotéine LCMV I-AbGP66-77, nous avons décrit des procédures permettant d’accéder à l’engagement précoce du devenir des cellules TFH spécifiques du virus sur la base de colorations par cytométrie en flux. De plus, en exploitant la transduction rétrovirale des lymphocytes T SM CD4+ , des méthodes permettant de manipuler l’expression génique dans les lymphocytes TFH spécifiques du virus différenciés précocement sont également fournies. Par conséquent, ces méthodes aideront aux études explorant le(s) mécanisme(s) sous-jacent(s) à l’engagement précoce des cellules TFH spécifiques du virus.

Introduction

Lorsqu’ils rencontrent différents agents pathogènes ou menaces, les lymphocytes T CD4+ naïfs adaptent leurs réponses immunitaires en se différenciant en divers sous-ensembles de lymphocytes T auxiliaires (TH) dotés de fonctions spécialisées1. Dans le scénario d’une infection virale aiguë, une grande partie des lymphocytes T CD4+ naïfs se différencient en lymphocytes T auxiliaires folliculaires (TFH) qui aident les lymphocytes B 2,3. Distinctes des autres sous-ensembles de cellules TH CD4+ (p. ex., cellules TH1, TH2, TH9 et TH17), les cellules TFH expriment un niveau substantiel de CXCR5, qui est le récepteur de la chimiokine à tête chercheuse des cellules B CXCL13, permettant aux cellules TFH de migrer dans les follicules des cellules B. Dans les follicules des cellules B, les cellules TFH aident les cellules B apparentées à initier et à maintenir les réactions du centre germinal, permettant ainsi une production rapide d’anticorps de haute affinité et une mémoire humorale à long terme 2,3.

Lors d’une infection virale aiguë, l’engagement précoce du devenir des lymphocytes TFH spécifiques du virus se produit dans les 72 h 4,5 et est contrôlé par le répresseur transcriptionnel lymphome-6 à cellules B (Bcl-6)5,6,7,8, qui agit comme le « régulateur principal » régissant les décisions de destin des cellules TFH. La carence en Bcl-6 ralentit sévèrement la différenciation des cellules TFH, tandis que l’expression ectopique de Bcl-6 favorise considérablement l’engagement du destin des cellules TFH. En plus de Bcl-6, plusieurs molécules sont impliquées dans l’instruction de l’engagement précoce du destin des cellules TFH. Les facteurs de transcription TCF-1 et LEF-1 initient la différenciation des cellules TFH via l’induction de Bcl-6 9,10,11. L’inhibition de Blimp1, à la fois par Bcl-6 et TCF-1, est nécessaire pour l’engagement précoce du destin des cellules TFH 11,12. STAT1 et STAT3 sont également nécessaires à la différenciation précoce des cellules TFH 13. De plus, les modifications épigénétiques par l’histone méthyltransférase EZH214,15 et la méthyltransférase m6A METTL316 aident à stabiliser les programmes transcriptionnels des cellules TFH (en particulier Bcl6 et Tcf7) et donc à amorcer l’engagement précoce du destin des cellules TFH. Bien que des progrès, y compris les molécules susmentionnées et d’autres, résumées ailleurs3, aient été réalisés dans la compréhension des régulations transcriptionnelles et épigénétiques de l’engagement précoce des cellules TFH, des molécules jusqu’alors inconnues restent à apprendre.

Dans le modèle murin d’infection par le virus de la chorioméningite lymphoïde aiguë (LCMV), les lymphocytes T CD4+ congéniques SMARTA (SM) transgéniques transférés par adoption, qui reconnaissent spécifiquement l’épitope de la glycoprotéine LCMV I-ABGP66-77, SUBISSENT UNE DIFFÉRENCIATION CELLULAIRE TFH ou TH1 au cours de l’infection virale. Ce modèle de différenciation de la bifurcation TFH/TH1 soutient l’avancement du modèle d’infection SM/LCMV aiguë dans l’étude de la biologie des cellules TFH spécifiques du virus. En effet, le modèle d’infection SM/LCMV aiguë a été largement utilisé dans le domaine de la recherche sur les cellules TFH et a joué un rôle crucial dans des découvertes marquantes en biologie des cellules TFH. Cela comprend l’identification de Bcl-6 susmentionné comme facteur de transcription définissant la lignée des cellules TFH 5,6, ainsi que d’autres facteurs transcriptionnels importants (par exemple, Blimp-16, TCF-1/LEF 9,10,11, STAT1/STAT313, STAT517, KLF218 et Itch19) guidant la différenciation des cellules TFH, les régulations post-transcriptionnelles ( par exemple, METTL316 et miR-17~9220) de la différenciation des cellules TFH, de la mémoire et de la plasticité des cellules TFH 21,22 et des stratégies de vaccination rationnelles ciblant les cellules TFH (par exemple, le sélénium23).

La présente étude décrit des méthodes reproductibles pour accéder à l’engagement précoce du devenir des cellules TFH spécifiques du virus, y compris (1) l’établissement d’un modèle de souris chimère SM infectée par un LCMV aigu adapté à l’accès aux cellules TFH différenciées précocement, (2) la réalisation de colorations par cytométrie en flux de molécules associées aux cellules TFH différenciées précocement, et (3) la manipulation de gènes basée sur des vecteurs rétroviraux dans SM CD4+ lymphocytes T. Ces méthodes seront utiles pour les études portant sur l’engagement précoce du devenir des cellules TFH spécifiques du virus.

Protocol

Toutes les expériences sur les animaux ont été menées selon des procédures approuvées par les comités institutionnels de soin et d’utilisation des animaux de la troisième université de médecine militaire. Les souches de souris suivantes ont été utilisées dans la présente étude : souris C57BL/6J (B6) (des deux sexes), âgée de 6 à 8 semaines, pesant de 25 à 30 g ; souris transgéniques CD45.1+SM TCR (B6 CD45.1 × SM TCR transgéniques), des deux sexes, âgées de 6 à 8 semaines, pesant de 2…

Representative Results

Caractéristiques des lymphocytes TFH spécifiques du virus différenciés précocement au cours d’une infection aiguë par le LCMVAfin de sonder l’engagement précoce des lymphocytes TFH spécifiques du virus, des lymphocytes T congéniques SM CD4+ naïfs qui reconnaissent spécifiquement l’épitope I-AbGP66-77 du LCMV ont été transférés adoptivement chez des receveurs CD45.2+ C57BL/6. Le lendemain, ces receveurs ont été i…

Discussion

La recherche dans le domaine des lymphocytes TFH a été mise en évidence depuis la découverte de la fonction spécialisée des lymphocytes TFH dans l’aide aux lymphocytes B. De plus en plus d’études ont indiqué que la différenciation des cellules TFH est un processus en plusieurs étapes et multifactoriel30, dans lequel l’engagement du destin des cellules TFH est déterminé à un stade précoce5. Par conséquent, une …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Cette étude a été financée par des subventions de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 32300785 à X.C.), du Programme national postdoctoral de Chine pour les talents innovants (n° 100). BX20230449 à X.C.) et le Grand projet national en sciences et technologie (n° 2021YFC2300602 à L.Y.).

Materials

0.25% Trypsin-EDTA Corning 25-052-CI
4% Paraformaldehyde Fix Solution, 4% PFA Beyotime P0099-500mL
70 μm cell strainer Merck CLS431751
Alexa Fluor 647 anti-mouse TCR Vα2 (clone B20.1) Biolegend 127812 1:200 dilution
Alexa Fluor 700 anti-mouse CD45.1 (clone A20) Biolegend 110724 1:200 dilution
APC anti-mouse CD25 (clone PC61) Biolegend 101910 1:200 dilution
B6 CD45.1 (B6.SJL-Ptprca Pepcb/BoyJ) mouse The Jackson Laboratory 002014
BeaverBeads Streptavidin Beaver 22321-10
Biotin anti-mouse F4/80 Antibody (clone BM8) Biolegend 123106 1:200 dilution
Biotin Rat anti-mouse CD11c (clone N418) Biolegend 117304 1:200 dilution
Biotin Rat anti-Mouse CD19 (clone 6D5) Biolegend 115504 1:200 dilution
Biotin Rat anti-Mouse CD8a (clone 53-6.7) Biolegend 100704 1:200 dilution
Biotin Rat anti-mouse NK-1.1 (clone PK136) Biolegend 108704 1:200 dilution
Biotin Rat anti-mouse TER-119/Erythroid Cells (clone TER-119) Biolegend 116204 1:200 dilution
bovine serum albumin, BSA Sigma A7906
Brilliant Violet 421 anti-T-bet (clone 4B10) Biolegend 644816 1:100 dilution
Brilliant Violet 605 anti-mouse CD279 (PD-1) (clone 29F.1A12) Biolegend 135220 1:200 dilution
C57BL/6J (B6) mouse The Jackson Laboratory 000664
CXCR5-GFP knock-in reporter mouse In house; the CXCR5-GFP knock-in mouse line was generated by the insertion of an IRES-GFP construct after the open reading frame of Cxcr5.
DMEM 10% medium DMEM medium containing 10% FBS
DMEM medium Gibco 11885092
EDTA Sigma E9884
FACSFortesa BD Biosciences
Fetal bovine serum, FBS Sigma F8318
FlowJo (version 10.4.0) BD Biosciences
Foxp3/Transcription Factor Staining Buffer Set Invitrogen 00-5523-00 The kit contains three reagents: a. Fixation/Permeabilization Concentrate (4X); b. Fixation / Permeabilization Diluent; c. Permeabilization Buffer.
Goat Anti-Rat IgG Antibody (H+L), Biotinylated Vector laboratories BA-9400-1.5 1:200 dilution
Invitrogen EVOS FL Auto Cell Imaging System ThermoFisher Scientific
Isolation buffer FACS buffer containing 0.5% BSA and 2mM EDTA
LCMV GP61-77 peptide (GLKGPDIYKGVYQFKSV) Chinese Peptide Company
LIVE/DEAD Fixable Near-IR Dead Cell Stain Kit, for 633 or 635 nm excitation Life Technologies L10199 1:200 dilution
MigR1 addgene #27490
NaN3 Sigma S2002
Opti-MEM medium Gibco 31985070
pCL-Eco addgene #12371
PE anti-mouse CD69 (clone H1.2F3) Biolegend 104508 1:200 dilution
PE Mouse anti-Bcl-6 (clone K112-91) BD Biosciences 561522 1:50 dilution
Phosphate buffered saline, PBS Gibco 10010072
Polybrene Solarbio H8761
Purified Rat Anti-Mouse CXCR5 (clone 2G8) BD Biosciences 551961 1:50 dilution
Rat monoclonal PerCP anti-mouse CD4 (clone RM4-5) Biolegend 100538 1:200 dilution
recombinant murine IL-2 Gibco 212-12-1MG
Red Blood Cell Lysis Buffer Beyotime C3702-500mL
RPMI 1640 medium Sigma R8758
RPMI 2% RPMI 1640 medium containing 2% FBS
SMARTA (SM) TCR transgenic mouse SM TCR transgenic line in our lab is a gift from Dr. Rafi Ahmed (Emory University). Additionally, this mouse line can also be obtained from The Jackson Laboratory (stain#: 030450).
Staining buffer PBS containing 2% FBS and 0.01% NaN3
Streptavidin PE-Cyanine7 eBioscience 25-4317-82 1:200 dilution
TCF1/TCF7 (C63D9) Rabbit mAb (Alexa Fluor 488 Conjugate)  Cell signaling technology 6444S 1:400 dilution
TFH cell staining buffer FACS buffer containing 1% BSA and 2% mouse serum
TransIT-293 reagent Mirus Bio MIRUMIR2700

References

  1. O’shea, J. J., Paul, W. E. Mechanisms underlying lineage commitment and plasticity of helper CD4+ T cells. Science. 327 (5969), 1098-1102 (2010).
  2. Crotty, S. T follicular helper cell biology: A decade of discovery and diseases. Immunity. 50 (5), 1132-1148 (2019).
  3. Vinuesa, C. G., Linterman, M. A., Yu, D., Maclennan, I. C. Follicular helper t cells. Annu Rev Immunol. 34, 335-368 (2016).
  4. Choi, Y. S., et al. ICOS receptor instructs T follicular helper cell versus effector cell differentiation via induction of the transcriptional repressor bcl6. Immunity. 34 (6), 932-946 (2011).
  5. Choi, Y. S., et al. Bcl6 expressing follicular helper CD4 T cells are fate committed early and have the capacity to form memory. J Immunol. 190 (8), 4014-4026 (2013).
  6. Johnston, R. J., et al. Bcl6 and BLIMP-1 are reciprocal and antagonistic regulators of T follicular helper cell differentiation. Science. 325 (5943), 1006-1010 (2009).
  7. Nurieva, R. I., et al. Bcl6 mediates the development of T follicular helper cells. Science. 325 (5943), 1001-1005 (2009).
  8. Yu, D., et al. The transcriptional repressor bcl-6 directs T follicular helper cell lineage commitment. Immunity. 31 (3), 457-468 (2009).
  9. Choi, Y. S., et al. LEF1 and TCF1 orchestrate T(FH) differentiation by regulating differentiation circuits upstream of the transcriptional repressor bcl6. Nat Immunol. 16 (9), 980-990 (2015).
  10. Wu, T., et al. TCF1 is required for the t follicular helper cell response to viral infection. Cell Rep. 12 (12), 2099-2110 (2015).
  11. Xu, L., et al. The transcription factor TCF-1 initiates the differentiation of T(FH) cells during acute viral infection. Nat Immunol. 16 (9), 991-999 (2015).
  12. Oestreich, K. J., Mohn, S. E., Weinmann, A. S. Molecular mechanisms that control the expression and activity of bcl-6 in th1 cells to regulate flexibility with a TFH-like gene profile. Nat Immunol. 13 (4), 405-411 (2012).
  13. Choi, Y. S., Eto, D., Yang, J. A., Lao, C., Crotty, S. Cutting edge: STAT1 is required for IL-6-mediated bcl6 induction for early follicular helper cell differentiation. J Immunol. 190 (7), 3049-3053 (2013).
  14. Chen, X., et al. The histone methyltransferase ezh2 primes the early differentiation of follicular helper T cells during acute viral infection. Cell Mol Immunol. 17 (3), 247-260 (2020).
  15. Li, F., et al. Ezh2 programs T(FH) differentiation by integrating phosphorylation-dependent activation of bcl6 and polycomb-dependent repression of p19ARF. Nat Commun. 9 (1), 5452 (2018).
  16. Yao, Y., et al. METTL3-dependent m(6)A modification programs T follicular helper cell differentiation. Nat Commun. 12 (1), 1333 (2021).
  17. Johnston, R. J., Choi, Y. S., Diamond, J., Yang, J. A., Crotty, S. STAT5 is a potent negative regulator of TFH cell differentiation. J Exp Med. 209 (2), 243-250 (2012).
  18. Lee, J. Y., et al. The transcription factor KLF2 restrains CD4+ T follicular helper cell differentiation. Immunity. 42 (2), 252-264 (2015).
  19. Xiao, N., et al. The e3 ubiquitin ligase itch is required for the differentiation of follicular helper t cells. Nat Immunol. 15 (7), 657-666 (2014).
  20. Baumjohann, D., et al. The microRNA cluster mir-17~92 promotes TFH cell differentiation and represses subset-inappropriate gene expression. Nat Immunol. 14 (8), 840-848 (2013).
  21. Wang, Y., et al. The kinase complex mTORC2 promotes the longevity of virus-specific memory CD4(+) T cells by preventing ferroptosis. Nat Immunol. 23 (2), 303-317 (2022).
  22. Hale, J. S., et al. Distinct memory CD4+ T cells with commitment to T follicular helper- and T helper 1-cell lineages are generated after acute viral infection. Immunity. 38 (4), 805-817 (2013).
  23. Yao, Y., et al. Selenium-GPX4 axis protects follicular helper t cells from ferroptosis. Nat Immunol. 22 (9), 1127-1139 (2021).
  24. Oxenius, A., Bachmann, M. F., Zinkernagel, R. M., Hengartner, H. Virus-specific MHC-class II-restricted TCR-transgenic mice: Effects on humoral and cellular immune responses after viral infection. Eur J Immunol. 28 (1), 390-400 (1998).
  25. Grosjean, C., et al. Isolation and enrichment of mouse splenic t cells for ex vivo and in vivo T cell receptor stimulation assays. STAR Protoc. 2 (4), 100961 (2021).
  26. Dowling, P., et al. Protocol for the bottom-up proteomic analysis of mouse spleen. STAR Protoc. 1 (3), 100196 (2020).
  27. Choi, Y. S., Crotty, S. Retroviral vector expression in TCR transgenic CD4+ T cells. Methods Mol Biol. 1291, 49-61 (2015).
  28. Wu, D., et al. A method for expansion and retroviral transduction of mouse regulatory T cells. J Immunol Methods. 488, 112931 (2021).
  29. He, R., et al. Follicular CXCR5- expressing CD8(+) T cells curtail chronic viral infection. Nature. 537 (7620), 412-428 (2016).
  30. Crotty, S. Follicular helper CD4 T cells (TFH). Annu Rev Immunol. 29, 621-663 (2011).
  31. Breitfeld, D., et al. Follicular B helper T cells express CXC chemokine receptor 5, localize to B cell follicles, and support immunoglobulin production. J Exp Med. 192 (11), 1545-1552 (2000).
  32. Xu, L., et al. The kinase mTORC1 promotes the generation and suppressive function of follicular regulatory t cells. Immunity. 47 (3), 538-551 (2017).
  33. Chen, X., et al. The phosphatase pten links platelets with immune regulatory functions of mouse T follicular helper cells. Nat Commun. 13 (1), 2762 (2022).
  34. Chen, J. S., et al. Flow cytometric identification of T(fh)13 cells in mouse and human. J Allergy Clin Immunol. 147 (2), 470-483 (2021).
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Lin, Y., Yue, S., Yang, Y., He, J., Yang, X., Ye, L., Chen, X. Accessing Early Differentiation of Virus-Specific Follicular Helper CD4+ T Cell in Acute LCMV-Infected Mice. J. Vis. Exp. (206), e66752, doi:10.3791/66752 (2024).

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