כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשם זיהוי איכותי vivo של אנטיגן ספציפי CD8+ T תאים. ניתוח אפשרי עם המתלים תא בודד איברים או כמויות קטנות של דם. מגוון רחב של מחקרים דורשות הניתוח של תגובות תא T ציטוטוקסי (חיסון, מחקרים חיסוני סרטן).
על זיהום ויראלי, אנטיגן ספציפי CD8+ T ציטוטוקסיים (Ctl) עולות ותורמות לחיסול תאים נגועים כדי למנוע ההתפשטות של פתוגנים. לכן, התדירות של אנטיגן ספציפי Ctl הוא מעיד על עוצמת התגובה תא T כנגד אנטיגן ספציפי. ניתוח כזה חשוב אימונולוגיה בסיסי, פיתוח החיסון, סרטן immunobiology, את אימונולוגיה מסתגלת. בתחום החיסונים, התגובה CTL נגד מרכיבי וקטור ויראלי משותפת קובע עד כמה יעיל הדור של תאים אנטיגן ספציפי נגד אנטיגן של הריבית (כלומר, transgene, ). Ctl אנטיגן ספציפי יכול גם יזוהו על-ידי גירוי עם פפטידים ספציפי ולאחריו ציטוקין תאיים מכתים או על ידי צביעה ישירה של קולטני התא T אנטיגן ספציפי (TCRs) וניתוח cytometry זרימה. השיטה הראשונה היא במקום זמן רב מאחר שהיא דורשת הקרבת בעלי חיים כדי לבודד תאים מן האיברים. כמו כן, זה דורש בידוד של דם של חיות קטנות, שזה קשה לביצוע. השיטה השנייה היא די מהירה, יכול להיעשות בקלות עם כמויות קטנות של דם, אינה תלויה פונקציות אפקטור ספציפיים, כגון פעילות cytolytic. MHC tetramers הם כלי אידיאלי כדי לזהות TCRs אנטיגן ספציפי.
כאן, אנו מתארים את פרוטוקול בו זמנית לזהות אנטיגן ספציפי Ctl עבור פפטידים immunodominant של וקטור ויראלי VSV-GP (LCMV-GP, VSV-NP) ו transgenes (ביצית, HPV 16 E7, eGFP) על ידי MHC אני cytometry tetramer מכתים וזרימה. צביעת אפשרי ישירות מדם או של תא בודד המתלים של איברים, כמו הטחול. דם או תא בודד המתלים של איברים מודגרת עם tetramers. לאחר צביעת עם נוגדנים נגד CD3 ו CD8, Ctl אנטיגן ספציפי הם לכמת על ידי cytometry זרימה. באופן אופציונלי, נוגדנים נגד CD43, CD44, CD62L או אחרים ניתן לכלול כדי לקבוע את מצב ההפעלה של אנטיגן ספציפי CD8+T תאים, בין תמים ותאי אפקטור.
המטרה של שיטה זו הוא להעריך את התדירות של לימפוציטים-T ציטוטוקסיות (CTL) התגובות אנטיגנים (מספר) העכבר על ידי ניתוח תזרים cytometric ללא צורך גירוי פפטיד גוזלת זמן. שיטה זו מנתח יחודיות פנוטיפ של אנטיגן של קבוצות משנה של רשימת אישורים אמינים, ב מכתים יחיד. אנחנו ממוטב המתחם Histocompatibility רס ן אני (MHC אני) tetramer מכתים בפרוטוקול כדי לנתח את היעילות של החיסון גישות חדשות, כגון VSV-GP, גרסה חדשה של הנגיף vesicular stomatitis (VSV), איפה גליקופרוטאין G של VSV הוחלפה על-ידי גליקופרוטאין GP של1,choriomeningitis לימפוציטית וירוס (LCMV)2. בנוסף התגובה ההורמונאלית, read-out חשוב של ולייעל של חיסון היא אינדוקציה של תגובה CTL נגד אנטיגנים אחד או כמה. העקביות והעבודה העמידות של התגובה התאית חשובים בהקשר הזה, זה רייטינג לעקוב אחר קינטיקה של CTL תגובות של אותה חיה. זה יוביל גם ירידה של מספרים בעלי חיים, היבט חשוב בנוגע לעקרונות של “3Rs”3. לפיכך, ניתוח מ קטנה כמו 20 µL של דם הוא אופטימלי למטרה זו.
Tetramers פותחו בשנות התשעים המאוחרות4 הפך כלי חשוב בתחום של תא T אימונולוגיה. Tetramers הם fluorescently-ידי קומפלקסים של MHC ארבע אני / מולקולות פפטיד, אשר לאגד TCRs, ספציפיות עבור פפטיד יחיד. כיום, הם ניתן גם לקנות מוכנות מראש5, הוראה מותאמת אישית ללא תשלום במתקן ליבה Tetramer של NIH על אוניברסיטת אמורי6 או מיוצר המעבדה7. MHC II tetramers ואני הינם זמינים, קרי עבור CD8+ ו CD4+ T תאים, בהתאמה. עוצמת tetramer מכתים טמון חיסכון של זמן, אלא פשוט וקל לתקנן8 פרוטוקולים, רגישות9. בנוסף, אם עובד עם דם, חיות לא צריך להיות קורבן, כמויות מינימליות של מדגם נדרשים. מדידה אחת אינה מוגבלת אנטיגן יחיד, אך ניתן לנתח מספר אנטיגנים בתוך אחד מכתים בעת שילוב tetramers מצומדת עם fluorophores שונים. אנטיגנים שהתגלו לאחרונה, לדוגמה, מתוך מסכי פפטיד, יכול להיות בקלות שולבו tetramers, המשמש עבור כימות של המשנה תא T.
Tetramer מכתים לא ייתן מידע על פונקציונליות CTL (כלומר., ייצור ציטוקינים, פונקציות אפקטור), אבל רק ירידה לפרטים. כדי לקבל מידע על הפונקציונליות של תא T, תאיים ציטוקין מכתים (ICS) או Assay אנזים מקושרים חיסונית ספוט (ELISpot) צריך להיות מבוצע8,10. Tetramer מכתים ו ICS/ELISpot, לעומת זאת, אינם מיותר אבל מעדיף משלימים אחד את השני. גירוי במבחנה כדי לעודד ייצור ציטוקינים עבור ICS/ELISpot תשנה את פנוטיפ תא T המקורית. Tetramer מכתים, לעומת זאת, משאיר את תא T נגעה; פנוטיפ המקורי נשמר, ניתן לנתח. גם, יתרון גדול נוסף של tetramers הוא כי צביעת יכול להיות משולב עם מיון מגנטי של העשרה של תאים אנטיגן ספציפי11. פעולה זו מאפשרת הניתוח של אוכלוסיות נדירים, כמו גם culturing של תאים ממוינים עם אנטיגן מוגדר-specificities — תכונה זו אינו אפשרי עם שיטות אחרות.
באמצעות את הפרוטוקול המתואר כאן, tetramer מכתים, וכן ICS/ELISpot ניתן לבצע את איבר אחד, כי רק מעט מאוד חומר (דם: 20 µL; הטחול: עונה 1 פרק 106 תאים) דרוש עבור tetramer מכתים. עם זאת, בהתאם התדירות של תאים אנטיגן ספציפי של הריבית, הכוח של TCR בהתאמה את ואת ההקשר ניסיוני, כמות התאים הדרושים ייתכן שתצטרך להיות יורה או העשרה מגנטי אולי צריך להיות מיושם.
Tetramers נמצאים בשימוש נרחב, לדוגמה להעריך ולייעל של חיסונים (antitumor)12,13,14,15 או חיסוני16,17, ניתוח פנוטיפי ו מרחבית לוקליזציה של תא T אנטיגן ספציפי קבוצות משנה18,19,20,21,22,23. השיטה המתוארת כאן מתאים ללימודים, אשר שואפים לכלול את כימות וניתוח פנוטיפי של CD8 אנטיגן ספציפי מאתר+ T תאים בניתוח שלהם בצורה נוחה ומהירה.
Tetramer מכתים הוא פרוטוקול פשוט למדי ולא מסובך כדי לנתח יחודיות פנוטיפ ופפטיד של לימפוציטים-T. השימוש של דם לניתוח, כפי שמתואר כאן, פולשנית ומאפשרת ניטור רציף, כך למשל במחקרים חיסון. בשטח של החיסון, כימות של תגובות ספציפיים וקטוריים או אנטיגן הוא עניין, כמו תגובות ספציפיות וקטור עלול לעכב תגובה חיסונית יעיל נגד אנטיגן חיסון28. הערה היא כי עם פרוטוקול המתוארים כאן, שתי האוכלוסיות ניתן לכמת בעת ובעונה אחת ב צביעת tetramer יחיד, ובכך מקצר את השתנות מכתימים וכמויות הדגימה. עם זאת, כמה צעדים צריך להיעשות בזהירות כדי להבטיח מדידה נכונה ונתונים אמינים. אם משתמש דם הווריד הזנב לניתוח, אחד להקפיד לחמם את החיות לזירוז vasodilation24. ובכך, דם מספקת ניתן לאסוף תוך זמן קצר, לחץ על החיות תקטן, הניתוח היא הרבה יותר, בהשוואה אם הדם נאסף אט-אט. בנוסף, לאחר איסוף הדגימה (דם או איברים), צביעת ישירה מומלץ כדי למנוע תוצאות שליליות שווא עקב TCR downregulation. אותו הדבר חל על כל השלבים הבאים: ההליך צריך ואין כל הכביסה השלבים מצומצמת למספר מינימלי (כאמור בפרוטוקול). כדי להבטיח מכתים נכונה, להקפיד על מערבולת כל פתרונות ודוגמאות לפני ואחרי הדגירה. הדבר חשוב במיוחד לפני תיקון הדגימות כדי להימנע הצליעה של תאים.
מבחינת שינוי בפרוטוקול, סמני פני ו tetramers אחרים ניתן להשתמש, בהתאם מטרת הניתוח. עם זאת, כל ריאגנטים אז צריך להיות טיטרציה, בצורה אופטימלית בשילוב עם כל מכתימה את החלונית. עבור חלק tetramers כמפורט להלן, אופטימיזציה חשף כי אנו יכולים להגדיל את הדילול המומלץ על ידי היצרן (1:10 מומלץ, אופטימיזציה 1:25) (טבלה 1). כדי לפצות חפיפה ספקטרלי, חרוזים הפיצוי יכול לשמש במקום תאים מוכתם. לגבי הבחירה של fluorochrome מצמידים tetramer, אחד צריך הסתברותיות להשתמש fluorochromes בהיר, כמו זה מקלה על האיתור – במיוחד כאשר האות הוא נמוך. כמו Dolton ועמיתיו29, אנחנו מעדיפים להשתמש PE או APC-מצמידים tetramers, אשר יכול להיות משולב בצורה מושלמת מכתים יחיד ו CD8+ T תאים עם ירידה לפרטים אנטיגן יחיד יכול להיות יפה זוהה (איור 2). לגבי טמפרטורה, דגירה פעמים, קיים מגוון רחב של tetramer מכתים תנאים. בתהליך קידום אתרים שלנו, אנחנו התייחס בעיה זו והופיע tetramer מכתים-תנאים שונים (למשל 4 ° C, בטמפרטורת החדר או 37 ° C). מן התוצאות המתקבלות, אנו ממליצים על כתם כעשרים דקות ב 37 מעלות צלזיוס, אשר קונקורדנציה עם ספרות30,31. דגירה ממושכת יש להימנע, ככל זה יכול להוביל הפנמה של tetramer30 ו- false והתוצאות השליליות.
הבחירה של הנוגדן נכון גילוי של CD8+ תאים הוא נושא חשוב נוסף, אשר חייב לשקול בזהירות (ומותאמות באופן פוטנציאלי). זה נובע מהעובדה מסוימים נוגדן anti-CD8 שיבוטים בלוק קשירה של tetramers כדי TCR, אנושי32 , כמו גם דגימות33 העכבר. עבור שלנו tetramer מכתים פרוטוקול, בחרנו שיבוט 53 – 6.7 כתם של CD8 מאתר+ תאים – שיבוט אשר אינו חוסם, אבל מעדיף מגבירה את tetramer מכתים.
Tetramer מכתים הוא די מסובך בעת ניתוח תגובות חיסוניות בולטים בשיאו של התגובה תא T, לדוגמה. עם זאת, ייתכן שיש אוכלוסיות שהן קצת יותר “בעייתי”. דוגמאות כאלה כוללים תאים ספציפיים עבור אנטיגנים זיקה נמוכה (גידול, עצמי), הופעל לאחרונה תאים אשר לאחר מכן למטה מוסדר רצפטורים או קבוצות משנה תא נדיר (למשל. תמים קודמן או זיכרון תא אוכלוסיות) שלהם. במקרים אלה, tetramer הקלאסית מכתים פרוטוקול ייתכן שתצטרך להיות שיפור או בשילוב עם שיטות אחרות. לדוגמה, dasatinib מעכב (PKI) חלבון קינאז מעכב TCR הפנמה, כלל לפני tetramer מכתים. Tetramers יכול גם להיות התייצב על-ידי הכללת Abs הראשי unconjugated אנטי-fluorochrome לאחר tetramer מכתים. בנוסף לכך, עוצמת קרינה פלואורסצנטית יכול להיות מוגברת על ידי תוספת של שני Ab אנטי fluorochrome מצומדת Ab29,34,35,36. אופטימיזציה את התנאים באופן סלקטיבי tetramers שצוין בפרוטוקול זה ואנו לא כללו PKI או Abs נוספים. עם זאת, עבור כל tetramer אחרים, התנאים אופטימליים יש יותאם באופן אינדיבידואלי. לגבי אוכלוסיות נדיר, tetramer מכתים ייתכן שתצטרך להיות משולב עם העשרה מגנטי11.
כדי לפשט ולאמת FACS ניתוח של tetramer מכתים, פקדים ואתאיזם צריך להיות כלול. כפקד שלילי, אנחנו תמיד מכתים תאים של עכבר תמימה של המתח אותו עם שלנו tetramer של עניין. לחלופין, דגימות יכול להיות מוכתם tetramers עם פפטידים לא רלוונטי, אבל עם fluorochrome אותו כמו tetramer של עניין. פקדים אלה חיוניים כדי לא לכלול אותות חיובי כוזב, למשל., שמקורם תאים גוסס. בנוסף לכך, מומלץ לכלול כתם חי/מת, כגון propidium יודיד (PI). זה חשיבות מיוחדת אם תאים לא מוכתמים ישירות לאחר בידוד. אסטרטגיה נוספת כדי להסיר את הרקע autofluorescence עשויה להיות לכלול מספר סמנים תא T ערוץ אחד. על ידי למעט תאים חיוביים בערוץ הזה, אוכלוסיות תא T יכול ייכללו. כפקד חיובית, מדגם העכבר OT-1, יכול לשמש tetramer ביצית, לדוגמה. עבור אחרים tetramers, זה חייב להיבחר בנפרד (למשל., דוגמה של עכבר, היה לחסן מספר פעמים). דומים אחרים37, אנחנו גם להתבונן מטה-התקנות של קולטן CD8 במהלך ההפעלה CTL ביום 7 של אפקטור תא T בתגובה. לכן, כדי למנוע אובדן שהופעל tetramer+ אפקטור T תאים, מומלץ לכלול את התאיםנמוך של CD8 בניתוח (לפחות אם מודדים בשלב אפקטור).
האיכות ואת כמות המידע אחד יכול לאחזר פרוטוקול זה תלויה את הידע בנושא אנטיגן להילמד, זמינות וספציפיות של tetramer והאיכות של המכונה FACS (מספר לייזרים וגלאים זמין). אם עובדים עם דוגמאות חיות, וריאציה של התגובה החיסונית הוא טבעי ובלתי נמנע. לכן, כדי לקבל תוצאות משמעותיות tetramer מכתים, לפחות 3-5 חיות צריך להיות מנותח. אם עשית זאת, פרוטוקול המתוארים כאן ייתן תוצאות אמין לשחזור (למופת כתוצאה מן הניסוי אחד ניתן למצוא טבלה משלימה 1). כפי שהוזכר קודם לכן, שיטה זו מתאימה באופן מושלם כדי לכמת את פנוטיפ וספציפיות אנטיגן-של CD8+ T תאים (איור 3, 4; משלימה איור 1), לא רק בתוך העכבר אלא גם בבני אדם. עם זאת, כדי לנתח CD8+ תא T אפקטור פונקציות, כגון מוות של תאים granzyme-induced, ICS ו/או ELISpot צריך להתבצע. עם זאת, אחד יש לזכור כי תא T פונקציות, כפי שהיא נמדדת על ידי גירוי במבחנה שאולי לא מייצג המצב בפועל ויוו. אין ויוו, סביבה מדכא עשוי למנוע פונקציות תא T אשר נמדדים במבחנה.
על tetramer משלו, צביעת אינו מספק כל מידע, אבל זה התפתח להיות שיטה חיונית כדי לאפיין את תא T תגובות ולכמת תא T קבוצות משנה במבחנה באופן רגיש מאוד38. Tetramers לא יכול לשמש רק לכמת קבוצות משנה מסוימים, אלא גם כדי לבודד אותם39, להתאים אותם לשפה היברידיזציה19,20 וללמוד אנטיגנים נמוך-זיקה, כגון סרטניים הקשורים40, 41. מאז הגילוי של טכנולוגיית tetramer4, tetramer מכתים הפך כלי חיוני ב- T-cell ניתוח וטווח התנועה של יישומים.
The authors have nothing to disclose.
הפרויקט מומן על ידי FWF האוסטרי המדע הקרן (פרויקט מספר P 25499-B13) ולהעניק של האיחוד האירופי אופק 2020 המחקר, חדשנות תוכנית תחת הסכם מס 681032. הכימית הבאה הושג באמצעות מתקן ליבה Tetramer NIH: Class I MHC Tetramer עבור vesicular stomatitis וירוס נוקלאופרוטאין (RGYVYQGL).
Safety cabinet class 2 | VWR | LBCP302411030 | |
Flow cytometer (e.g. FACSCanto II) | BD | 338962 | |
Analysis platform for flow cytometry analysis (e.g. FlowJo) | Fisher Scientific Co. L.L.C. | NC0887833 | |
Binocular microscopes, VisiScope 100 | VWR | 630-1553 | |
Vortex mixer | Phoenix Instrument | RS-VA 10 | |
Centrifuge suitable for FACS tubes (e.g. Rotanta 460R) | Hettich | 5660 | |
Sterile Scalpel Blades Nr. 10 | Braun | BB510 | |
Cell strainer 40 µm | Sigma | CLS431750 | |
Cell strainer 70 µm | Sigma | CLS431751 | |
Neubauer counting chamber | VWR | 630-1506 | |
Pipettes (20 μL, 200 µL and 1000 μL) | Eppendorf | 4924000037, 4924000061, 4924000088 | |
Pipette tips, sterile (20 µL, 200 µL, 1000 µL) | Biozym | 770050, 770200, 770400 | |
Pipet Boy | Integra | 155 000 | |
Sterile pipettes (5 mL, 10 mL, 25 mL) | Sarstedt | 86.1253.001, 86.1254.001, 86.1685.001 | |
Multistep Pipette, HandyStep S | BRAND | 705110 | |
12.5 ml Combitips for Multistep Pipette | BrandTech Scientific | 702378 | |
Microvette CB 300 K2E | Sarstedt | 16.444 | |
Sterile reaction tubes (1.5 mL, 50 mL) | Sarstedt | 72.692.005, 62.547.254 | |
FACS tubes (non-sterile) | Szabo Scandic | BDL352008 | |
PBS | Lonza | LONBE17-516F | |
Heat-inactivated FCS | ThermoFisher Scientific | 10500064 | |
Formaldehyde | Roth | 4979.1 | |
Sodium azide | Roth | K305.1 | |
PE-Cy7 Rat Anti-Mouse CD3 Molecular Complex | BD | 560591 | Clone 17A2; Lot # 7235504 |
Pacific Blu Rat Anti-Mouse CD8a | BD | 558106 | Clone 53-6.7; Lot # 5058904 |
V450 Rat anti-Mouse CD8a | BD | 560469 | Clone 53-6.7; Lot # 5205945 |
FITC anti-mouse CD43 | BioLegend | 121206 | Clone 1B11; Lot # B233778 |
PE-Cy5 Rat Anti-Mouse CD44 | BD | 553135 | Clone IM7; Lot # 85660 |
APC-Cy7 Rat Anti-Mouse CD62L | BD | 560514 | Clone MEL-14; Lot # 7215801 |
OVA-tetramer/APC | MBL | TB-5001-2 | SIINFEKL, H-2Kb; Lot # T1702008 |
VSV NP-tetramer/PE | MBL | TS-M529-1 | RGYVYQGL, H-2Kb; Lot # 007 |
EGFP-tetramer/PE | MBL | TS-M525-1 | HYLSTQSAL, H-2Kd; Lot # 004 |
LCMV-GP-tetramer/APC | MBL | TB-5002-2 | KAVYNFATC, H-2Db; Lot # T1412006 |
HPV 16 E7-tetramer/APC | MBL | TB-5008-2 | RAHYNIVTF, H-2Db; Lot # T1804003 |