T-lymphocyte mitogenesis is accompanied by blastogenic transformation, whereupon the cell volume enlarges before cell division. Here, we describe a method to quantify blastogenesis in T lymphocytes using an automated cell counter with the capability of measuring cell diameters.
Yanıt Lenfosit çoğalma antijenik veya mitojenik uyarımı test immünomodülatör (yani, bağışıklık veya immünostimulan) kimyasal bileşikler ve biyolojik için yararlı bir kolaylıkla ölçülebilir bir olgudur. Mitogenez sırasında erken adımlardan biri bölünmeden önce hücre hacmi artar, bunun üzerine hücre büyümesi veya blastogenic dönüşüm vardır. T-lenfosit uyarma ilk birkaç saat içinde, genellikle tespit edilebilir. Burada, otomatik bir hücre sayacı fare dalak ve insan periferik kan mononükleer hücreleri (PBMC) izole edilen T lenfositlerinde blastojenezini ölçmek için hızlı bir yöntem tarif eder. Çoğunlukla çeşitli yaygın olarak kullanılan çoğalma deneyleri zahmetli ve sadece bir popülasyon içindeki genel nüfus etkisi ziyade bireysel hücresel etkilerini yansıtmaktadır. Buna karşılık, sunulan otomatik hücre sayıcı deneyi olabilir hücre çapları, hızlı, doğrudan ve hassas ölçümler sağlarÇeşitli mitojenler ve in vitro bağışıklık düzenleyici ilaçların etkinliğini değerlendirmek için kullanılır.
T lenfositleri memelilerde adaptif bağışıklık sorumlu birincil hücrelerdir. Antijen-sunan hücrelerin yüzeyi üzerinde MHC molekülleri tarafından sunulan spesifik antigenik peptidlerin yanıt bilinmektedir. Bir ortak kökenli T-hücresi reseptörü (TCR) aktivasyonu üzerine, hücre bir işlem blastogenic dönüşümü veya blastojenezini olarak adlandırılan olarak büyütülür. Uyaran 1 uygulandıktan sonra bu süreç ilk ~ 6 saat içinde saptanabilir. Blastogenezis sırasında, bireysel T hücrelerinin hacimleri 2- artırmak 2-6 4 kat. Lenfositler klonal genişleme olarak adlandırılan bir süreç prolifere olmaya başlar, amaç olan mümkün olan antijene özgü TCR-taşıyan hücrelerin birçok klonlar elde etmektir. Projen hücreler daha sonra sitotoksik (CD8 +) veya yardımcı (CD4 +) efektör T lenfositleri içine farklılaşarak kendi immünolojik fonksiyonu gösterirler. Böylece, insan veya fare kanında naif T lenfositlerin hücre G 0 (dinlenme) aşamasında olandöngüsü ve destek minimal metabolik aktivite. Antijenler ya da mitojen maruz kalma üzerine, T hücreleri, transkripsiyonu ve protein sentezi 7-10 bir birlikte uyarım ile, hücre döngüsü yeniden girin. Bu forbol 12-miristat 13-asetat (PMA) ve protein kinaz C (PKC) ve Ca +2 bağımlı sinyal yollarının 1 aktivasyonu yoluyla lemfositleri stimüle iyonomisin mitojenler. PMA / ionomisin ile T hücrelerinin aktivasyonu, TCR sinyal adımları atlar.
In vitro proliferasyonunu deneyler yaygın lenfosit fonksiyonunu ve uyarılara tepkiyi değerlendirmek amacıyla kullanılır. Çoğalma okumaları genellikle bir ila üç gün T-hücre uyarımı başladıktan sonra alınan ve hücrelerin yüzlerce ya da binlerce toplu durumunu yansıtır. Çeşitli mitojenler ve in vitro bağışıklık ilaç gücü, sadece bu bileşiklerin mevcudiyetinde çoğalma oranları ölçülerek değerlendirilebilir. Bu A nın birssays ve sınırlamaları aşağıda tartışılmıştır.
Doğrudan hücre sayısı sayımı için, prosedür operatör hatalarının olasılığı yüksek olan, zaman tüketen.
DNA sentezi için, 3H-timidin dahil tahlili olduğu DNA sentezini ölçer, ancak önemli bir sınırlama olarak radyotoksisitesi olup. Bir radyoaktif olmayan bir alternatif BrdU, ancak hücre büyümesi için doğrusal bir yanıt aralığı sınırlıdır ve antikor tedavi prosedürü 11,12 adım sayısını arttıran, gereklidir.
metabolik aktivite, tetrazolyum tuzlarının (MTT, MTS, XTT ve WST-1) ve resazurin için boya bazlı kolorimetrik analizler hücre popülasyonlarının bölünmesi genel metabolik durumunu rapor. Bununla birlikte, MTT, böylece ölçüm hataları içeren, ek bir yıkama adımları gerektiren, kültür ortamı içinde çözünebilir değildir; XTT verimli azaltmak için ek bileşenler gerekir; MTS-, WST-1 ve resazurin tabanlı ölçümler etkiler vardırKültür ortamı pH ve bileşenleri serum albümin ya da 13-16 fenol kırmızısı ile ed. Bu deneyler, canlı hücre gerçek sayısını ölçmek değil kombine enzim aktivitelerini tahmin yok. Bu nedenle, proliferasyon oranı doğru çünkü hücre sayısı ve boya azalma 12,17 arasında doğrusal olmayan korelasyon metabolik deneyleri ile belirlenir olmayabilir.
ATP konsantrasyonunun ölçülmesi için, ATP T-hücresi aktivasyonu ile uyarılan artışları çoğalması ile ilişkilidir. Bununla birlikte, hücre içi ATP yükselmesi T hücre aktivasyonunun ilk adımlardan biridir; birçok adım arkasında gerçek çoğalması 17,18 olduğunu.
Boya seyreltme deneyi için, CFSE floresan boya ile kovalent hücre içi proteinlere bağlanarak hücreleri boyar. boya hücre bölünmeleri sayısını izleyebilirsiniz floresan yoğunluğunda bir çoğalma bağımlı azalma gösterir. Bunlardan Ancak, kovalent protein etiketleme, işlevleriproteinler tehlikeye girebilir. Boya, yüksek konsantrasyonlarda hücrelere toksiktir. düşük boya konsantrasyonları, ancak, başlangıç floresans yoğunluğu izlenebilen hücre bölünmesini azaltılması, azaltılır. Buna ek olarak, CFSE ile işaretlendikten sonra, bu deneyde 19,20 dinamik aralığını sınırlandıran ilk 24 ila 48 saatlik bir süre boyunca, ilk floresan bir proliferasyon bağımsız ~% 50 kaybı vardır.
Bu tahlillerin çoğu hücrenin çok sayıda ortak durumunu yansıtır ve floresan boyalar ile hücrelerin tedavi gerektirir. bu kimyasal maddeler veya antikorlarla boyama ile analiz kaldırılmadığı sürece nekrotik ve apoptotik hücreler de, bu ölçümler katkıda bulunuyor olabilir.
, Lenfosit blastojenezi optik mikroskopi gibi yöntemler, çeşitli ile değerlendirildi ve 4,21,22 akış sitometrisi edilebilir. Burada, bir ile T-hücresi ölçü için hızlı bir yöntem tarifn saklanır ve daha sonraki bir zamanda yeniden analiz edilebilir gerçek zamanlı hücre görüntüleri toplar hücre sayacı, otomatik. Tripan mavi renk çıkarılması ile belirlenen boyutu ölçümlerine ek olarak, bu cihaz, hassas hücre sayıları ve yaşayabilir hücrelerin yüzdesini içerir. Bu protokolde kullanılan cihaz piyasada mevcuttur ve üretici üç farklı enstrümanlar ve çeşitli konsantrasyon ve canlılık kontrolleri kullanarak aracın hassasiyetini test ettik. Bu çalışmaların sonuçları, genel olarak% 6'dan varyans katsayısı gösterdi. Protokolde belirtildiği gibi, cihaz, 6 um ve 8 mikron çapında polistiren boncuklar ile düzenli olarak kalibre edilir. Hücre çapına göre dinlenme T hücreleri ve T lenfoblastlarda ayırt etmek için bir hücre sayacı kullanmanın avantajları kullanım kolaylığı ve analiz otomatik doğasıdır. Yazılım her hücrenin etrafında bir daire çizerek ve hücre çapı hesaplama yeteneğine sahiptir. Buna ek olarak, imyaş hücrelerin belirlenmesi ve doğru onları etrafında bir daire çizerek enstrüman doğruluğunu kontrol edebilirsiniz operatör, görülebilir. Sınırlamalar bağlamında, alet enkaz ve hücreler arasında ayrım başına olabilir; nedenle, işlenmekte olan operatör her görüntüyü görüntüler önemlidir. analiz için kullanılabilir alanların sayısını azaltacaktır hava kabarcıkları, dahil etmek için bir potansiyel var; Düzenli yıkama bakım yapılır ancak, bu nadirdir.
Bu çalışmada, dalak T lenfositlerin grupları Genişleme ve 12-48 saat boyunca PMA artan konsantrasyonlarda ile uyarıldı. 2 ng / ml neden sağlam blastogenic yanıtta önemli proliferasyon gibi düşük PMA konsantrasyonları. Bu tür bağışıklık bastırıcı siklosporin A (CsA), FK506 (takrolimus), ve rapamisin (sirolimus) yanı sıra, iyon kanalı bloke edicileri tramvay 34 ve FTY720 gibi çeşitli ilaçların etkileri ölçümleri (fingolimod), blastogenezis üzerinde çoğalması bildirilen etkileri ile iyi bir uyum gösterdi. anti-CD3 ve anti-CD28 antikoru ile kaplanmış bir manyetik boncuklar ile PMA / iyonomisin ve murin T-hücresi uyarımı için insan PBMC blastogenic tepkisi de ölçülmüştür.
hücre ölçüm deneyi blastojenezini ve aynı zamanda, ancak ayrı ayrı çoğalma hızı (hücre yoğunluğu) her iki quantifies bu etkilerin kombinasyonu bak yukarıda belirtilen yöntemlerden farklı olarak. Sunulan protokol mitojenik ve immüno-modülatör ajanların kuvvetini değerlendirmek için hızlı ve sağlam bir teknik sağlamaktadır.
Burada, otomatik bir hücre sayacı kullanılarak T-hücresi blastogenic dönüşüm hızlı tespiti ve ölçülmesi için bir teknik açıklanmaktadır. Bizim koşulları (250 ng / ml PMA ve iyonomisin uyarım 250 nm) altında, hücre yüzey alanı, iki kat ve aktivasyon 48 saat sonra ses üç kat artmıştır. MTT analizi, hücre hacmi (Şekil 2D) dinlenme göre sadece 1.25-kat artmıştır aktivasyonunun ilk 12 saat boyunca püskürtme tespit etmek için yeterli bir duyarlıdır. Anti-CD3 ve anti-CD28 antikor kaplı manyetik boncuklar kullanılarak T-hücresi aktivasyonunun bir fazla fizyolojik olarak uygun bir mekanizma hacminde ortalama 2.3 katlık bir artışa (aktivasyon 72 saat sonra, Şekil 3B) ile anlamlı blastogenic yanıt üretti. İnsan mononükleer hücreler 48 saat (Şekil 4), PMA sonra hacim bir 2.6-kat değişimi / stimülasyon iyonomisin gösterdi. ICR fare dalak T hücresi ortalama çapı ve hacim olarak belirlendiSırasıyla 6.9 mm ve 1.9 x 10 -4 nl. İnsan PBMC (bir sağlıklı donörden) 7.7 um arasında bir ortalama çapa ve 2.7 x 10 -4 NL ortalama hacmi. Bu protokol kullanılarak, aynı zamanda, T hücrelerini aktive etmek için yetenekleri açısından PMA artan konsantrasyonlarda test edilmiştir. Bu, tek hücreli benzer sonuçlar elde PMA konsantrasyonlarında gerçekleştirilen proliferasyon deneyleri ile tutarlı olmuştur.
Hücre çoğalmasını etkilediği bildirilmiştir çeşitli bileşikler test edilmiştir: FTY720 31,32; imünosupresanlar siklosporin A, FK506 ve rapamisin 27,28; ve TRAM-34, kalsiyum-aktive KCa3.1 kanalları 33,35 bir engelleyici. Bu test edilen konsantrasyonlarda, blastojenezi en güçlü inhibitörler CsA ve FK 506 idi tespit etmiştir. Rapamisin blastogenezis daha küçük ancak istatistiksel olarak anlamlı baskılayıcı etkisi vardı. Tramvay 34, diğer taraftan, blastojenezi etkilemedi.
CsA hem blastojenezini ve p bastırılmışroliferation, fakat tamamen değil (Şekil 2B ve 2C), bu otomatik hücre sayacı ölçümü gösteren T-hücresi proliferasyonu, ilaç verimi ile iyi bir ilişki olduğunu. Birlikte CsA rapamisinin varlığında, blastogenezis kombinasyon halinde NFAT- ve mTOR aracılı yolaklar tam PMA / ionomisin (Şekil 3C) ile mitojenik uyarılması üzerine, T-hücresi büyümesi için hesap düşündüren, tamamen engellenmiştir.
Bazı proliferasyon tahlillerinin dinamik aralık (bakınız Şekil 2) ile sınırlıdır. Böyle biz kullandık biri (Şekil 2C), apoptotik ve nekrotik hücreler katkıları içeren bir sinyal rapor olarak Çoğalma deneyleri. Ölçümler canlı hücrelere sadece ilgilendirmeyen gibi otomatik çap değişikliği ölçümleri, bu sınırlama yoktur. Hücre canlılığı, sağlıklı, canlı hücrelerden tripan mavi rengin çıkarılması ile değerlendirilir. boyut ölçümlerde, ileri kullanarakçiftli hücre ayrımcılık flow sitometri ışık saçılım 22 sorunlu olabilir. Otomatik hücre sayacı ölçümlerde, herhangi bir çift popülasyon (Şekil 1) bulunmuştur. Ayrıca, ölçme 100 ve 200 nM siklosporin (Tablo 1) ve mitojenik stimülasyon 12 saat (Şekil 2B) olan blastojenezi tespit etkileri arasında ayrım yapmak yeterli hassas oldu.
Bu yeni deney örneklerinin küçük sayıları için özellikle yararlıdır. En fazla 15 numuneleri 1 saat ölçülebilir. Ancak, deney hafifletilebilir çoğu kendi sınırlamaları vardır. etkili hücre çapı küçük (<1 mikron) fark çözebilirsiniz olsa da, biz kullanılan makine modeli 5 mikron düşük bir algılama eşiği vardır. etkin daha küçük çaplara sahip tüm hücreleri hariç çünkü bu sınır, çok küçük hücre boyutlarına abartılmış neden olabilir. Ancak, cep sayaç yeni modeller algılama thresh varBu sorunu hafifletmek gerekir ~ 2 mikron yaş. Çok fazla çöp örneğinde ise, gösterge olanağına haliyle, canlı hücreler davranır. Ayrıca, hava kabarcıkları bazen akış hücresi içine almak ve makine tarafından yakalanan hücre görüntüleri bozulmalarına neden olabilir. distorsiyon canlılığı belirlenmesini etkiler görünmüyor, ancak ölçülen çaplar etkileyebilir. Nedenle, her deneme veri analizi için kabul edilmeden önce tüm görüntüleri hava kabarcıkları için deneyci tarafından kontrol edilmesi tavsiye edilir. Yazılım sadece hücrelerin etrafında daireler beri, küresel olmayan hücrelerin çapları küresel olmayan hücreler için tahlil daha az uygun hale uzun eksenine doğru eğik olabilir.
Bu deney, bir kaç saatlik süre boyunca proliferasyon deneyleri ile karşılaştırıldığında, numune başına yaklaşık 4 dakika sürmüştür, hızlıdır. Veri toplama cihazı ile gelen yazılımı kullanma da oldukça basittir. yazılım sp ölçüm verileri verebilirsinizAnaliz için readsheet. nüfus, ölçme karşı Son olarak, tek hücreli bir olduğu; blastogenezis ve çoğalması hem ölçülür; ve aynı anda canlı ve ölü hücreleri birbirinden ayırır. Bir bağışıklık tepkisi etme kabiliyetleri için çeşitli fare suşlarını değerlendirmek için de kullanılabilir. Tahlil, aynı zamanda, insan vericilerden (Şekil 4) alınan T-hücrelerinde blastojenezi ölçümü için başarılı bir şekilde kullanılabilir ve ayrıca diğer hücre tiplerinde de kullanılabilir.
Hücre hacmi artar metabolizma düzenlenmesine katkıda bilinmektedir: Hücre şişmesi hepatositlerde 36,37 glutamin kaynaklı glikojen sentezini ve lipogenezi uyarır. Kemotaktik ajanlar 38-40 şişme% 10-15 neden olurken Nötrofiller, 35-60% göç ilişkili hacim artar görüntüler. Geçerli tahlil potansiyel bu süreçleri incelemek için kullanılabilir.
The authors have nothing to disclose.
We thank Lucile Wrenshall for the use of the plate reader, Nancy Bigley for useful discussion, and Tom Brown for the gift of ICR mice. This work was funded by grant 1R01AI114804 from the National Institute of Allergy and Infectious Diseases and by WSU Faculty Development funds (to J.A.K.). J.N.G. was supported in part by the National Institute of General Medical Sciences grant R25GM090122.
RPMI-1640 | Lonza | BW12-702F | |
40 μm nylon cell strainers | Thermo Fisher Scientific | 22363547 | |
nylon wool fiber columns | Polysciences, Inc. | 21759-1 | |
50 ml conical tubes | The Lab Depot | TLD431697 | |
6-well cell culture treated plates | USA Scientific | CC7682-7506 | |
96-well cell culture treated plates | Thermo Fisher Scientific | 130188 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Fisher BioReagents | BP231-100 | |
CellTiter 96 AQueous One Solution Cell Proliferation Assay | Promega | G3582 | MTS based assay |
Cyclosporine A | Sigma-Aldrich | 30024 | |
FK506 | Cayman Chemical Company | 104987-11-3 | |
Rapamycin | Santa Cruz Biotechnology | sc-3504 | |
TRAM-34 | Sigma-Aldrich | T6700 | |
FTY720 | Sigma-Aldrich | SML0700 | |
Dynabeads Mouse T-Activator CD3/CD28 | Gibco | 11456D | |
Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) | Acros Organics | 356150010 | |
Ionomycin calcium salt | Sigma-Aldrich | I0634 | |
Penicillin-Streptomycin | MP Biomedicals | ICN1670049 | 100 x stock |
Dulbecco’s phosphate buffered saline (DPBS) | HyClone | SH30378.02 | 10 x stock |
1,4-dithiothreitol (DTT) | Research Products International | 12/3/3483 | reducing agent |
8 µm micro particle size standard | Sigma-Aldrich | 84192-5ML-F | Actual 8.02 µm |
6 µm micro particle size standard | Sigma-Aldrich | 89756-5ML-F | Actual 6.084 µm |
Single magnetic separation stand for 1.5 – 2 mL tube | V&P Scientific, Inc. | VP772F5 | |
Cell culture incubator | Forma Scientific | 3110 | |
Synergy H1 hybrid reader | Bio Tek | BTH1M | |
Vi-CELL cell viability analyzer | Beckman Coulter | 731050 |