マウス初代CD8+ T細胞のリアルタイムin vitro遊走アッセイ

T細胞は、適応的な抗原特異的免疫応答の主要なエフェクターです。集団レベルでは、T細胞は不均一であり、異なる特殊機能を持つ細胞サブセットで構成されています。重要なことに、CD8+ T細胞は免疫系の主要な細胞溶解エフェクターであり、感染した細胞や機能不全の細胞を直接排除します¹。

成熟したCD8+ T細胞は組織内に存在し、抗原を求めて血液やリンパ管を循環します。感染中、T細胞は血液または組織中に抗原を提示され、脾臓または最も近いドレナージリンパ節に迅速に排出されて、生産的な免疫応答を開始します。いずれの場合も、T細胞は活性化され、クローン性増殖を起こし、リンパ系を離れて血液に入ります(まだそこにない場合)。この過程で、細胞内シグナル伝達は、リンパホーミング受容体のダウンレギュレーションと、組織特異的な移動に不可欠な多数のインテグリンおよびケモカイン受容体のアップレギュレーションをもたらします²。最終的に、T細胞の感染部位への直接的な移動は、インテグリンとケモカインのシグナル伝達を含む環境シグナルの収束によって駆動されます。

ケモカインは、大きく分けて2つのクラスに分類できます:(1)分化、生存、および基礎機能に不可欠な恒常性シグナルと、(2)走化性に必要なCXCL9、CXCL10、CCL3などの炎症シグナル。一般に、ケモカインは、インテグリン発現¹を活性化するだけでなく、走化性と呼ばれる方向性移動を促進するシグナル勾配を作り出します。走化性は細かく制御され、感度が高く、T細胞は特定の方向や場所に導く可能性のある勾配の小さな変化に応答することができます。

これらのT細胞関連因子に加えて、遊走は細胞外マトリックス(ECM)の組成と密度によっても影響を受けます。ECMは、コラーゲンやプロテオグリカンなどのタンパク質の密集したネットワークで構成されており、T細胞上の接着性インテグリン受容体の足場となっています。インテグリンは、膜貫通型タンパク質の多様なファミリーであり、それぞれが高度に特殊化された結合ドメインと下流のシグナル伝達効果を持っています。T細胞の表面にインテグリン受容体が動的に発現することで、T細胞の変化する環境に迅速に適応することができます³。重要なことは、インテグリンはECMと細胞内細胞骨格アクチンネットワークを結合し、これらが連携してT細胞の移動に必要な推進力を生成することです。

要約すると、遊走パターンは免疫細胞の表現型または環境シグナルによって異なります。これらの複雑な生物学的プロセスは、T細胞、周囲の細胞、および局所的な感染組織の表面上のサイトカイン、ケモカイン、インテグリンの発現によって厳密に制御されています。 インビボでは、これらの遊走メカニズムは複雑であり、いくつかの相加^{的なシグナル4}から生じる可能性がある。この複雑さにより、一見連動しているように見える変数間に因果関係を確立することは不可能な場合があります。これを克服するために、特定のケモカインシグナルに対する応答やT細胞インテグリンとECM結合タンパク質との間の相互作用など、T細胞遊走の特定の側面を研究するためのいくつかの in vitro アプローチがあります。このプロトコルは、2次元空間での in vitro 遊走アッセイと特定のT細胞遊走を分析するための計算解析ツールを使用して、マウスCD8+ T細胞を単離および活性化する方法に対応します。これらの方法は、文献に記載されている他のいくつかの細胞移動アッセイのように、高度な材料やデバイスを必要としないため、ユーザーにとって有利です。これらの方法で生成された細胞遊走データは、免疫応答の証拠を簡便な方法で提供できるため、in vivoでのさらなる情報に基づいた調査が可能になります。