Summary

Ensayo de migración in vitro en tiempo real para linfocitos T murinos CD8+ primarios

Published: May 24, 2024
doi:

Summary

Este protocolo proporciona un método de aislamiento primario de células T murinas y microscopía de lapso de tiempo de la migración de células T en condiciones ambientales específicas con análisis cuantitativo.

Abstract

La respuesta inmunitaria adaptativa depende de la capacidad de una célula T para migrar a través de la sangre, la linfa y los tejidos en respuesta a patógenos y cuerpos extraños. La migración de células T es un proceso complejo que requiere la coordinación de muchas entradas de señales del medio ambiente y de las células inmunitarias locales, incluidas las quimiocinas, los receptores de quimiocinas y las moléculas de adhesión. Además, la motilidad de las células T está influenciada por las señales ambientales dinámicas circundantes, que pueden alterar el estado de activación, el paisaje transcripcional, la expresión de la molécula de adhesión y más. In vivo, la complejidad de estos factores aparentemente entrelazados hace que sea difícil distinguir las señales individuales que contribuyen a la migración de las células T. Este protocolo proporciona una serie de métodos, desde el aislamiento de células T hasta el análisis asistido por computadora, para evaluar la migración de células T en tiempo real en condiciones ambientales altamente específicas. Estas condiciones pueden ayudar a dilucidar los mecanismos que regulan la migración, mejorando nuestra comprensión de la cinética de las células T y proporcionando una fuerte evidencia mecanicista que es difícil de lograr a través de experimentos con animales. Una comprensión más profunda de las interacciones moleculares que afectan la migración celular es importante para desarrollar terapias mejoradas.

Introduction

Las células T son los principales efectores de la respuesta inmunitaria adaptativa específica de antígeno. A nivel poblacional, las células T son heterogéneas, compuestas por subconjuntos celulares con distintas funciones especializadas. Es importante destacar que los linfocitos T CD8+ son los principales efectores citolíticos del sistema inmunitario, que eliminan directamentelas células infectadas o disfuncionales.

Las células T CD8+ maduras residen en el tejido y circulan a través de la sangre y los vasos linfáticos en busca de antígenos. Durante la infección, las células T se presentan con antígenos en la sangre o el tejido y drenan rápidamente al bazo o al ganglio linfático de drenaje más cercano para comenzar una respuesta inmunitaria productiva. En cualquier caso, las células T se activan, experimentan una expansión clonal y abandonan el sistema linfático para ingresar a la sangre, si aún no están allí. Durante este proceso, la señalización intracelular confiere la regulación a la baja de los receptores linfáticos y la regulación al alza de numerosos receptores de integrinas y quimiocinas esenciales para la migración específica del tejido2. En última instancia, la migración dirigida de las células T a los sitios de infección está impulsada por señales ambientales convergentes que incluyen la señalización de integrinas y quimiocinas.

Las quimiocinas se pueden clasificar en dos clases principales: (1) señales homeostáticas, que son esenciales para la diferenciación, la supervivencia y la función basal, y (2) señales inflamatorias, como CXCL9, CXCL10 y CCL3, que son necesarias para la quimiotaxis. Generalmente, las quimiocinas crean un gradiente de señal que impulsa la migración direccional, conocida como quimiotaxis, además de activar la expresión de integrinas1. La quimiotaxis está finamente regulada y es altamente sensible, con células T capaces de responder a pequeños cambios en el gradiente que pueden llevarlas hacia una dirección o ubicación específica.

Además de estos factores relacionados con las células T, la migración también se ve afectada por la composición y la densidad de la matriz extracelular (MEC). La MEC está formada por una densa red de proteínas, entre las que se incluyen el colágeno y los proteoglicanos, que proporcionan el andamiaje para los receptores de integrinas adhesivas en las células T. Las integrinas son una familia diversa de proteínas transmembrana, cada una con dominios de unión altamente especializados y efectos de señalización posteriores. La expresión dinámica de los receptores de integrinas en la superficie de una célula T permite una rápida adaptación a sus entornos cambiantes3. Es importante destacar que las integrinas conectan la MEC y las redes de actina del citoesqueleto intracelular que trabajan juntas para generar la fuerza propulsora necesaria para el movimiento de las células T.

En resumen, los patrones de migración varían en función del fenotipo de las células inmunitarias o de las señales ambientales. Estos complejos procesos biológicos están estrechamente regulados por la expresión de citocinas, quimiocinas e integrinas en la superficie de la célula T, las células circundantes y el tejido local infectado. In vivo, estos mecanismos migratorios pueden ser complejos y pueden ser el resultado de varias señales aditivas4. Debido a esta complejidad, puede ser imposible establecer una relación causal entre variables aparentemente entrelazadas. Para superar esto, existen varios enfoques in vitro para estudiar aspectos específicos de la migración de células T, como la respuesta a señales específicas de quimiocinas y la interacción entre las integrinas de células T y las proteínas de unión a la MEC. Este protocolo aborda métodos para aislar y activar células T CD8+ murinas, con ensayos de migración in vitro en espacio bidimensional y herramientas de análisis computacional para analizar la migración de células T especificadas. Estos métodos son ventajosos para el usuario porque no requieren materiales o dispositivos sofisticados, como ocurre con algunos otros ensayos de migración celular descritos en la literatura. Los datos de migración celular generados con estos métodos pueden proporcionar evidencia de respuestas inmunitarias de una manera simplista que permite una investigación más profunda e informada in vivo.

Protocol

Los protocolos con animales fueron aprobados por el Comité Universitario de Recursos Animales de la Universidad de Rochester. Los ratones de este estudio se mantuvieron en el espacio libre de patógenos de las instalaciones de animales de la Universidad de Rochester. Para el presente estudio se utilizaron ratones macho/hembra C57BL/6, de 6 a 12 semanas de edad (15-30 g). El aislamiento del tejido del ratón se puede realizar en una mesa de trabajo con guantes para cubrir las manos y una mascarilla para cubrir la nariz y…

Representative Results

La confirmación de la activación de los linfocitos T se puede lograr mediante citometría de flujo, buscando un aumento de la expresión de CD69 y CD44, que son marcadores canónicos de activación en los linfocitos T murinos6. Además, la pureza de la población de células T se puede determinar mediante citometría de flujo para células T CD3+ CD8+ . Este método produce una población de linfocitos T CD8+ del >90 %. La migración d…

Discussion

Comprender el impacto biológico de las señales convergentes in vivo es un desafío y no es fácil de interpretar. Los protocolos presentados en este documento proporcionan un método razonable para comprender la migración de células T en condiciones altamente definidas y biológicamente relevantes. Estas condiciones se pueden especificar según la discreción del investigador, y los protocolos se pueden modificar para adaptarse a las necesidades de varias poblaciones de células T, el estado de activación y…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Agradecemos a los miembros anteriores y actuales del Kim Lab que han contribuido al desarrollo de estos protocolos a lo largo del tiempo. Los datos representativos fueron posibles gracias a P01 AI102851/AI/NIAID, NIH HHS/Estados Unidos y P01 HL018208/HL/NHLBI, NIH HHS/Estados Unidos. Esta publicación fue posible en parte gracias a la subvención número T32 GM135134 del Premio Institucional Ruth L. Kirschstein del Servicio Nacional de Investigación.

Materials

10 cm dish Corning 353003 or equivalent
15 mL conical tube ThermoFisher 339650 or equivalent
1x DPBS Gibco 14190144 without calcium and without magnesium
6 well plate non-TC treated Corning 3736 or equivalent
70 µm cell strainer FisherScientific 352350 or equivalent
ACK lysing buffer ThermoFisher A1049201 or equivalent
Allegra 6KR centrifuge ThermoScientific sorvall 16R with tx400 3655 rotor and bucket or equivalent
Beta mercaptoethanol Sigma M3148 or equivalent
CellTrace Violet ThermoFisher C34571 Or equivalent
Centrifuge ThermoScientific Sorvall ST 16R or equivalent
Collagen (IV) Corning 354233 or equivalent
DeltaT culture dish .17 mm thick glass clear Bioptechs 04200417C
Dynabeads Sheep anti-Rat IgG Invitrogen 11035
DynaMag 15 Magnet ThermoFisher Scientific 12301D or equivalent
Easy sep mouse T cell isolation kit Stem Cell 19851
FBS SigmaAldrich F2442-500ML or equivalent
Fibronectin SigmaAldrich 10838039001 or equivalent
Fiji http://fiji.sc/ weblink
Filter cubes Nikon or Olympus
GK1.5 ATCC TIB-207
HEPES ThermoFisher 15630080 or equivalent
HQ CCD camera CoolSNAP or equivalent
ImageJ http://imagej.nih.gov/ij/h weblink
ImageJ automatic tracking plug in http://imagej.net/TrackMate weblink
ImageJ manual tracking plug in https://imagej.nih.gov/ij/plugins/track/track.html weblink
L-15 Various See Materials Medium Recipe: Leibovitz’s L-15 medium without phenol red (Gibco) supplemented with 1-5 g/L glucose
Liebovitz's L-15 medium, no phenol red ThermoFisher 21083027
Luer Lok disposable syringe Fisher Scientific 14-955-459 or equivalent
Lymphocyte separation medium Corning 25-072-CI or equivalent
M5/114 ATCC TIB-120
MEM Non-Essential Amino Acids ThermoFisher 11140050 or equivalent
Microscope heating system Okolab okolab.com Custom designs available
Millicell EZ slide Millipore C86024
Mojosort mouse CD8+ Naïve T cell isolation kit Biolegend 480043
Mouse E-cadherin R&D systems 8875-EC-050 or equivalent
Mouse surgical dissection kit Fisher Scientific 13-820-096 or equivalent
NIS elements Nikon Software
non-TC 24wp Corning 353047 or equivalent
Penicillin-streptomycin ThermoFisher 15140122 or equivalent
Protein A ThermoFisher Scientific or equivalent
R9 Various See Materials Medium Recipe: RPMI 1640x supplemented with 10 % FBS, 1 % antibiotic-antimycotic (Gibco), 20 mM HEPES buffer (Gibco), 1 % MEM Non-Essential Amino Acids (Gibco), 50 μM β-mercaptoethanol (Sigma-Aldrich)
Recombinant mouse ICAM-1 Fc chimera R&D systems 796-IC-050 or equivalent
Recombinant Mouse IL2 Biolegend 575410 or equivalent
RPMI 1640x ThermoFisher 11875093 or equivalent
T pins Fisher Scientific S99385 or equivalent
TE2000-U microscope Nikon or equivalent
Various recombinant mouse chemokine R&D systems or equivalent
VCAM-1 Fc chimera R&D systems 643-VM-050 or equivalent
Volocity PerkinElmer Software

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Diesen Artikel zitieren
Ryan, A. T., Dahal, A., Mir, S., Kim, M., Lim, K. Real-Time In Vitro Migration Assay for Primary Murine CD8+ T Cells. J. Vis. Exp. (207), e66580, doi:10.3791/66580 (2024).

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