Ce protocole décrit l’utilisation de la seule chaîne CMH de classe I complexes pour étudier les interactions moléculaires dans l’activation des lymphocytes T CD8 + humaine : des constructions de génération d’ingénierie antigène présentant des cellules exprimant la seule chaîne, culture de clone humain de cellules T CD8 + et les expériences d’activation des cellules T.
Peptide libre non-stimulateur MHC (Sphl) complexes n’induisent pas de fonctions d’activation et effectrices des lymphocytes T, mais peuvent améliorer des lymphocytes T d’agoniste Sphl, grâce à un processus appelé co-agonisme. Ce protocole décrit un expérimental système d’enquêter sur les co-agonisme au cours de l’activation des lymphocytes T CD8 + humaine en exprimant MHC humain classe I molécules présentant des peptides pré-déterminé comme single polypeptides (seule chaîne MHC) dans une lignée cellulaire Xénogénique. Nous avons exprimé la seule chaîne CML dans des conditions où les faibles niveaux d’agoniste seule chaîne p-MHC des complexes et des niveaux élevés de complexes de chaîne unique non-stimulateur p-MHC étaient exprimées. Utilisation de ce système expérimental nous a permis de comparer les réponses des cellules T CD8 + à Sphl agoniste en présence ou en absence de non-stimulateur Sphl. Le protocole décrit la transfection de ligne cellulaire avec la seule chaîne MHC constructions, lignes de génération des variétés de cellule stables, culture de cellules T CD8 + humains de l’hépatite B virus spécifiques et activation des cellules T expériences simultanément quantifier la production de cytokines et dégranulation. Les méthodes présentées peuvent servir pour la recherche sur différents aspects de l’activation des cellules T CD8 + dans les cellules T humaines systèmes avec spécificité connue peptide MHC.
CMH de classe I (MHC-I) molécules présentes peptides courts (8-10 des acides aminés) dérivés de protéines synthétisées par chaque cellule. MHC-I molécules sur des cellules saines présentes libre peptides dérivés de protéines endogènes. Infection virale conduit à la présentation des peptides dérivés de virus de non-soi sur MHC-je, mais les cellules infectées même présent non-soi peptides en présence de grandes quantités du soi peptide-CMH (Sphl). MHC-j’ai même reconnu par le récepteur des cellules T (TCR) et le corécepteur CD8 sur les lymphocytes T. Affinité de liaison du TCR avec peptide Sphl est fortement tributaire de la séquence des peptides présentés, tandis que la liaison CD8 est indépendant du peptide. Liaison de TCR à non-soi agoniste Sphl complexe mène aux fonctions d’activation et effectrices des lymphocytes T. Sphl libre non-stimulateur complexes n’induisent pas de fonctions d’activation et effectrices des lymphocytes T, mais peuvent améliorer des lymphocytes T d’agoniste Sphl, grâce à un processus appelé co-agonisme1,2,3. Co-agonisme a été observée chez la souris T CD4 + cellules4,5,6 , ainsi qu’en souris et humain T CD8 + cellules7,8,9,10, 11 , 12 , 13. dans des conditions physiologiques, les lymphocytes T doivent reconnaître des quantités limitées de la Sphl agoniste sur antigène présentant des cellules (CPA) co présentant des niveaux élevés de complexes non-stimulateur Sphl, suggérant que co-agonisme contribue à T optimal réponses cellulaires in vivo. Cellule total surface CMH de classe I niveaux sont souvent réprimés au cours des infections virales14 et les tumeurs15. Cette stratégie d’évasion immunitaire diminue présentation Sphl agoniste, mais réduit également la quantité de co agoniste Sphl j’ai de disponible pour l’amélioration d’activation des lymphocytes T. En outre, des niveaux d’expression à la surface cellulaire élevée de MHC classe I molécule HLA-C auraient dû être divulgués en corrélation avec amélioration VIH contrôle16, suggérant un rôle critique pour total CMH de classe I expression dans l’activation des cellules T. Malgré l’importance physiologique de co-agonisme, son mécanisme moléculaire est encore incomplètement compris. C’est en grande partie en raison des difficultés techniques de contrôler expérimentalement la quantité d’agoniste co présenté Sphl tout en gardant agoniste Sphl constante.
Nous avons développé un expérimental système d’enquêter sur les co-agonisme au cours de l’activation des lymphocytes T CD8 + humaine en exprimant MHC humain classe I molécules présentant peptide pré-déterminé comme seul polypeptide (simple chaîne MHC-I, Figure 1 a) dans une cellule Xénogénique ligne9,10. Seule chaîne (sc) agoniste Sphl a été exprimé sous contrôle d’un promoteur inductible par la tétracycline dans la lignée de cellules de T-REx CHO dérivées hamster exprimant répresseur tétracycline ; Cela permet une expression « baveur » très faible de sc agoniste Sphl en l’absence de tétracycline et sc haute agoniste Sphl expression après l’addition de tétracycline (Figure 1 bC). Les cellules de T-REx CHO exprimant Sphl sc agoniste étaient alors supertransfected avec non-stimulatrice, co agoniste sc Sphl-je sous contrôle d’un promoteur constitutivement actif (Figure 1 bC). Utilisation de ce système expérimental nous a permis de comparer les réponses des cellules T CD8 + à agoniste Sphl en présence ou en absence de niveaux élevés de non-stimulateur Sphl. Critique, depuis le peptide et MHC-j’ai chaîne lourde sont liées de façon covalente dans le scMHC-j’ai formater, ce qui permet des introductions de mutations dans les molécules du CMH présentant des peptides pré-déterminé. Utilisation de scMHC-j’ai technologie ainsi nous a permis de moduler spécifiquement TCR ou CD8-liaison propriétés d’agoniste ou co agoniste Sphl.
Co-agonisme dans l’activation des lymphocytes T CD8 + a été observé à l’aide de MHC purifiée-j’ai complexes présentant agoniste et co agoniste peptides sous forme d’hétérodimères11,17 ou présentés sur quantum dots12,13. Les premiers travaux sur co-agonisme dans l’activation des lymphocytes T CD8 + dans le contexte de reconnaissance Sphl agoniste sur APC sert de lignées cellulaires TAP2-déficients en TTB. ROBINET est requis pour le transport de peptide du cytoplasme vers le réticulum endoplasmique, et TAP-carence sévèrement réduit le nombre de peptides de liaison j’ai disponibles MHC classe. En l’absence de peptides, le complexe naissant du CMH de classe I chaîne lourde et β2– microglobuline est instable, ayant pour résultat très faible MHC-I expression à la surface de cellules. Au départ, comparaison des cellules T stimulées par l’antigène chargé sur TAP-suffisante et – souris déficiente RMA et de lignées cellulaires de RMA-S, respectivement, comme APC, n’a révélé aucun élément de preuve pour co-agonisme au cours de l’ activation de lymphocytes T18la souris. Cependant, l’utilisation de ce système expérimental ne permettait pas un contrôle précis de la quantité d’agoniste Sphl présentée indépendamment Sphl libre non-stimulateur. En outre, ces deux lignées cellulaires peuvent également différer dans l’expression des autres molécules qui modulent l’activation des cellules T, comme ligands récepteurs de costimulation ou inhibitrices des cellules T, molécules d’adhésion.
Par la suite, nous avons développé un protocole pour le chargement des cellules déficientes en TAP2 RMA-S avec des peptides exogènes pour permettre la présentation d’un montant fixe d’agoniste Sphl en présence ou en absence de non-stimulateur Sphl. Ceci a été réalisé par les moyens suivants : incubation TAP2-déficients RMA-s cellules à basse température (28 ° C, au lieu de l’habituel 37 ° C) pour stabiliser le vide MHC classe I lourde chaîne/β2 microglobuline complexes19; incubation à 28 ° C avec des peptides agonistes exogènes ; incubation à 28 ° C, en présence ou en absence de peptide non-stimulation exogène ; et une incubation à 37 ° C, pour réduire l’expression à la surface cellulaire du CMH vide j’ai classe complexes8,9. L’utilisation de ce système expérimental a révélé que la présence de non-stimulateur Sphl favorise activation de thymocytes de souris, les cellules T CD8 + périphérique naïf et CTL8. Mécaniquement, la présence de non-stimulateur Sphl peut induire des CD8 recrutement vers la synapse immunitaire cellulaire : APC de T même en l’absence d’agoniste Sphl, et non-stimulateur Sphl peut améliorer l’interaction TCR avec CD8 corécepteur7,8. Cependant, ce système expérimental ne permet pas de tester les contributions relatives de la liaison de corécepteur TCR et CD8 à Sphl agoniste et co agoniste dans la médiation de l’amélioration de l’activation, comme toute modification altérant la liaison TCR ou CD8 à MHC classe qu’i serait affecter toutes les molécules du CMH, quel que soit le peptide présenté. Nous avons donc utilisé CMH de classe I simple technologie de la chaîne pour surmonter ce problème.
Le CMH de classe unique chaîne (sc) j’ai le format a été utilisé avant pour améliorer la présentation antigénique Sphl de stratégies thérapeutiques, répondre à des questions fondamentales sur les mécanismes d’activation des récepteurs de cellules TCR et NK et fonctionner20,21 . scMHC-j’ai se compose de peptide, β2– microglobuline et MHC-j’ai rejoint par deux linkers flexibles de sérine/glycine-rich (Figure 1 a) de la chaîne lourde, plusieurs séquences de linker différents ont été développées et testées à22. scMHC-je peux plier indépendamment du robinet complex et chaperonner les protéines nécessaires à la Sphl classique assemblage complexe20. scMHC-m’a montré à plier correctement, tel que déterminé à l’aide d’anticorps de conformation spécifique coloration22 et en résolvant la structure sc à la cristallographie par rayons x23. La base scMHC-j’ai conception a été modifiée pour améliorer la liaison de faible affinité peptides24,25.
Ce protocole décrit l’utilisation de scMHC humaine-je pour enquêter sur les co-agonisme pendant CTL humaine clone d’activation. Le protocole a été optimisé pour le clone humain de CTL spécifique d’un épitope du virus de l’hépatite B (VHB). VHB est un fardeau de soins de santé grave dans le monde entier, qu’il y a 350 millions de personnes infectées par le VHB et l’infection chronique par le VHB peuvent conduire au développement du carcinome hépatocellulaire (CHC). Cellules HCC résultant de l’infection par le VHB peuvent présenter habituellement dérivés de VHB épitopes et peuvent être reconnus par les cellules T humaines spécifiques. HBV et le HCC s’appuie sur les réponses de cellules T humaines26, mais les patients HCC souffrent souvent d’épuisement de lymphocytes T et diminution des lymphocytes T réponses27. Introduction de TCR spécifique VHB dans les lymphocytes T du VHB a été jugée comme une stratégie d’immunothérapie potentiels afin d’éliminer les chroniques d’infection à VHB28. Cependant, on ne sait pas si cette méthode sera efficace en milieu clinique, en raison de la faiblesse de la surface MHC-I dans les hépatocytes humains29. Par conséquent, comprendre le mécanisme de coagonism peut-être prévoir autres perspectives immunothérapie du VHB, éventuellement en améliorant la présentation de la Sphl endogène à induire des réponses co-agonisme-médiée par les lymphocytes T. Le protocole couvre toutes les mesures nécessaires pour la recherche sur l’humain co-agonisme : transfection de cellules de T-REx CHO avec agoniste et co agoniste sc Sphl, génération de lignées de cellules de T-REx CHO stables, de la culture humaine lignée de cellules T CD8 + CTL spécifiques à VHB et l’activation de CTL expériences de quantifier la production de cytokines et la dégranulation en réponse aux cellules CHO T-REx. Bien que nous nous concentrons sur l’utilisation de la sc MHC classe I technologie d’enquêter sur les co-agonisme au cours de l’activation des cellules T HBV, il faut noter que les méthodes présentées peuvent facilement être adaptées pour la recherche sur d’autres aspects de l’activation des cellules T dans les systèmes de cellules T humaines avec Sphl connu-j’ai spécificité.
Ce protocole utilise un humain CD8 + CTL ligne spécifique pour le peptide dérivé de VHB E183-91 (FLLTRILTI : « E183 »)30 présentés sur HLA-A2. des molécules HLA SC consistant en une séquence de signaux de la β2-microglobuline humaine, un peptide de liaison HLA-A2 d’intérêt, un lieur de glycine/sérine, un humain β2-microglobuline, un lieur de glycine/sérine et un A2 chaîne lourde peut être commercialement synthétisés (Figure 1 a ). Plasmides codant scA2 constructions avec agoniste E183 peptide, ou peptides de31 coagonist GAG du VIH (SLYNTVATL) sont disponibles auprès des auteurs sur demande. La séquence peptidique peut être modifiée à l’aide de mutagenèse dirigée. Un vector tétracycline-inducible pcDNA5/TO a été utilisé pour exprimer la chaîne unique agoniste HLA-A2 avec E183 peptide (sc E183-HLA-A2). En présence de répresseur de la tétracycline, le pcDNA5/de plasmide ne permet que de très faibles, « baveur » expression de la protéine d’intérêt ; forte expression peut être induite par l’addition de la tétracycline (Figure 1 bC). Utilisation d’un système d’expression inductible par la tétracycline permet de contrôler la quantité de cellules agoniste surface Sphl expression. Une expression constitutive plasmide pcDNA3.1 servait à exprimer coagonist scA2 avec GAG peptide (sc GAG-HLA-A2). L’expression réglé par la tétracycline lignée de cellules CHO (T-REx) (lignée de cellules de hamster, aucun endogène MHC humain) était utilisée pour exprimer l’agoniste et co agoniste des constructions de sc-HLA-A2. Ce système expérimental permet un contrôle précis de la Sphl présentation (Figure 1) : aucune présentation Sphl (celllulaire T-REx), une grande quantité de présentation de Sphl co agoniste (sc constitutive expression GAG-HLA-A2), une faible quantité d’agoniste Sphl présentation (sc E183-HLA-A2, en l’absence de la tétracycline), une grande quantité de présentation de Sphl agoniste (sc E183-HLA-A2 en présence de tétracycline), une faible quantité d’agoniste Sphl présentation et forte expression de co agoniste Sphl (sc E183-HLA-A2 dans la absence de tétracycline et sc constitutive expression GAG-HLA-A2). Utilisation de ce système expérimental permet un contrôle précis des quantités de surface cellulaire d’agoniste et coagonist Sphl.
Le protocole présenté fournit un outil robuste pour l’étude des interactions moléculaires au cours de l’activation des lymphocytes T CD8 + humaine. Une étape cruciale pour l’enquête de co-agonisme lors de l’activation des cellules T humaines est contrôle agoniste Sphl cellule modelé pour assurer agoniste égale Sphl présentation sur les véhicules avec ou sans expression Sphl co agoniste. Dans notre système expérimental, ceci est réalisé à l’aide d’un clone cellulaire unique exprimant de faibles quantités d’agoniste Sphl, suivi par supertransfection avec une agoniste co Sphl construct agoniste Sphl quantification et à l’aide de TCR-comme anticorps10, 32. comme expression de Sphl agoniste sc peut changer au fil du temps, il est essentiel pour quantifier l’expression en surface Sphl agoniste sur APC utilisés dans chaque expérience utilisant des anticorps de type TCR. Si aucun anticorps spécifique de la TCR-like n’est disponible, agoniste scMHC-je peux être exprimé comme la fusion de la protéine fluorescente et son expression à la surface cellulaire peut alors être quantifiée en utilisant une méthode de microscopie sensibles, telles que la microscopie de fluorescence réflexion totale interne 35 , 36. en outre, expression à la surface cellulaire de la Sphl co agoniste diminue avec le temps, en raison de la méthylation dépendants et indépendants silencieux de la CMV promoteur37et doivent être surveillée par anticorps souillure et écoulement cytometry d’analyse, avec répétées FACS-tri lorsque nécessaire. Nous avons cultivé des cellules CHO pendant 5 semaines avec une perte d’expression Sphl sc relativement limitée. Nous vous recommandons de congeler les cellules CHO bientôt après sélection/tri afin d’assurer un stock fiable des cellules avec l’expression de MHC sc connus.
Les étapes de plusieurs des protocoles présentés peuvent être modifiés, selon la disponibilité des équipements, ou selon les objectifs de recherche spécifiques. Par exemple, PBMC prolifération potentielle peut être inhibée (étape 3.2.1) en utilisant des méthodes alternatives qui ne nécessitent pas un gamma (ou X-) irradiateur, telles que le traitement avec la mitomycine C38. Un tampons de dissociation cellulaire non enzymatiques contenant des chélateurs de métaux39 peuvent être utilisé au lieu de cellule raclage à l’étape 3.3.1. En outre, les présentatrices de système peut être modifié pour le rendre plus adapté pour des clones humains de CTL exprimant différents TCRs. CHO cellules hamster express MHC molécules de classe I, et bien que ceux-ci ne sont pas pertinents pour la ligne CTL étudiée ici (Figure 2 a et Figure 3 a, nous avons n’observé aucune réponses des cellules T aux cellules CHO celllulaire), il est possible qu’autres TCRs humaines peuvent présenter quelques xenoreactivity. En cas, hamster MHC classe I expression peut être réduite en assommant hamster β2-microglubulin ou taper à l’aide de CRISPR/Cas9 ; ou une lignée humaine de APC peut être utilisée après CRISPR/Cas9-mediated β2-microglubulin ou robinet assommer.
Le système expérimental présenté ici permet un contrôle précis des TCR et CD8 des interactions avec les molécules du CMH présentant des peptides prédéfinis. Par exemple, nous avons déjà montré que les mutations abolissant CD8 liaison40 à coagonist Sphl éliminé enhancement activation par coagonist murins et humains T CD8 + cellules9,10, tandis qu’abrogeant la TCR interaction avec co agoniste Sphl est sans effet sur l’activation induite par la coagonist mise en valeur10. Cependant, l’utilisation de la seule chaîne MHC constructions présente plusieurs limites. Par exemple, il est temps et consommatrices de main de œuvre pour tester plusieurs peptides agonistes co séquences à l’aide de ce système expérimental, comme il s’agit de génération de plusieurs plasmides codant sc MHC avec différents peptides et transfections ultérieures et tri cellulaire. Auparavant, nous avons utilisé la lignée murine TAP-deficient RMA-S pour tester plusieurs peptides agonistes co chez souris activation de lymphocytes T8,9, mais cette approche n’a pas réussie avec le TAP-déficient humain T2 cellule ligne10, probablement en raison de la présentation du robinet indépendant peptides41. Une autre limitation de notre système expérimental est c’est ne fournit pas une méthode rapide pour modifier la quantité de molécules Sphl co agoniste aux fins de déterminer la quantité critique de co agoniste Sphl requis pour déclencher l’activation des cellules T. En outre, le système inductible par la tétracycline utilisé ne permet pas titrage d’agoniste Sphl quantité au niveau de la cellule unique en changeant la concentration de tétracycline, car des concentrations variables de tétracycline modifie la proportion de cellules positives HLA-A2, plutôt que de niveaux de HLA-A2 sur base par cellule. Une autre approche que nous étudions actuellement consiste à utiliser les lipides supportés bicouches42, précédemment utilisé pour étudier les co-agonisme pendant murine CD4 + T cell activation4 ou perles présentant montant fixe de la Sphl agoniste dans la présence de différentes quantités de co agoniste Sphl. Lorsqu’il est utilisé en conjonction avec UV-clivables peptide technologie4,43, ces systèmes alternatifs expérimentaux devraient permettre un test rapide de multiples séquences peptidiques co agoniste ainsi que différentes quantités de co agoniste Sphl .
La technologie de MHC sc peut être également applicable aux enquêtes de co-agonisme dans les cellules T CD4 humains ou murins, comme seule chaîne MHC classe II molécules présentant prédéterminé peptides ont été exprimés avec succès sur des cellules de mammifères surfaces44. En outre, l’utilisation de la technologie de sc MHC peut être étendue à la recherche de molécules du CMH non classiques tels que HLA-E. SC HLA-E a été décrit avant, et son expression a été montrée pour empêcher d’activation des cellules T humaines45. Une autre molécule de MHC non-classique d’intérêt est CD1, qui présente des lipides au lieu de peptides46. Constructions de SC consistant en chaîne lourde CD1 et β2-microglobuline ont démontré être exprimée à la surface de la cellule et lier les lipides pertinents des ligands47. Chaîne unique technologie MHC a un grand potentiel comme outil de recherche pour l’étude des interactions moléculaires au cours de l’activation des cellules T et NK.
The authors have nothing to disclose.
Cette recherche a été financée par Conseil du Singapour ministère de la santé National de recherches de médical sous son CBRG/0064/2014 à N.R.J.G., de créer sous son R571-002-012-592 de p.a.M., National Research Foundation recherche R571-000-272-281 à p.a.M . et par une bourse de chercheur de la recherche translationnelle (STaR) Singapour (NMRC/STaR/013/2012) à A.B. Nous sommes reconnaissants à m. Paul Hutchinson et M. Teo Guo Hui de NUS immunologie Programme flux Core facility pour le tri cellulaire expert. Nous sommes reconnaissants à Elijah Chen pour une lecture critique du manuscrit.
Aim-V (serum free media) | Gibco | 12055091 | |
blasticidin | Gibco | R21001 | |
Cytofix/Cytoperm (fixation/permealibisation kit) | BD | 554714 | |
F12 | Gibco | 10565-018 | |
Fetal bovine serum (FBS) | HyClone | SH3007103 | |
geneticin | Gibco | 10131035 | |
GolgiPlug (Brefeldin A) | BD | 555029 | |
Human serum | Sigma-Aldrich | H4522 | |
hygromycin | Gibco | 10687010 | |
Lectin from Phaseolus vulgaris (PHA) | Sigma-Aldrich | L4144 | |
Opti-MEM (low serum media) | Bibco | 31985070 | |
10 X PBS | Vivantis | PB0344 – 1L | |
Penicillin/Streptomycin | HyClone | SV30010 | |
polyethylenimine (PEI) | Sigma-Aldrich | 408727 | |
recombinant human IL2 | R&D Systems | 202-IL | |
recombinant human IL7 | R&D Systems | 207-IL | |
recombinant human IL15 | R&D Systems | 247-ILB | |
tetracycline | Sigma-Aldrich | T7660 | |
T-REx CHO cell line | Thermo Fisher Scientific | R71807 | |
10 x Trypsin/EDTA | Gibco | 15400054 | |
Antibodies | |||
CD3 | BD | 347347 | Clone SK7, RRID:AB_400287 |
CD8α | BD | 563795 | Clone RPA-T8, RRID:AB_2722501 |
CD107a | BD | 566261 | Clone H4A3, RRID:AB_2739639 |
HLA-A2 | eBioscience | 17-9876-41 | Clone BB7.2, RRID:AB_11151522 |
IFN-γ | eBioscience | 12-7319-41 | Clone 4S.B3, RRID:AB_1311250 |