Summary

Séparation des sous-populations de cellules immunitaires dans les échantillons de sang périphérique des enfants atteints de mononucléose infectieuse

Published: September 07, 2022
doi:

Summary

Nous décrivons une méthode combinant des billes immunomagnétiques et le tri cellulaire activé par fluorescence pour isoler et analyser des sous-populations de cellules immunitaires définies de cellules mononucléaires du sang périphérique (monocytes, lymphocytes T CD4+, lymphocytes T CD8+, lymphocytes B et cellules tueuses naturelles). En utilisant cette méthode, les cellules marquées magnétiquement et par fluorescence peuvent être purifiées et analysées.

Abstract

La mononucléose infectieuse (MI) est un syndrome aigu principalement associé à une infection primaire par le virus d’Epstein-Barr (EBV). Les principaux symptômes cliniques comprennent une fièvre irrégulière, une lymphadénopathie et une augmentation significative des lymphocytes dans le sang périphérique. Le mécanisme pathogène de la MI n’est pas encore clair; Il n’existe pas de méthode de traitement efficace, principalement des thérapies symptomatiques. La principale question en immunobiologie du VEB est de savoir pourquoi seul un petit sous-ensemble d’individus infectés présente des symptômes cliniques graves et développe même des tumeurs malignes associées au VEB, alors que la plupart des individus sont asymptomatiques à vie avec le virus.

Les lymphocytes B sont d’abord impliqués dans la MI parce que les récepteurs EBV sont présentés à leur surface. Les cellules tueuses naturelles (NK) sont des lymphocytes innés cytotoxiques qui sont importants pour tuer les cellules infectées par le VEB. La proportion de lymphocytes T CD4+ diminue tandis que celle des lymphocytes T CD8+ augmente considérablement pendant l’infection aiguë par le VEB, et la persistance des lymphocytes T CD8+ est importante pour le contrôle à vie de la MI. Ces cellules immunitaires jouent un rôle important dans la MI et leurs fonctions doivent être identifiées séparément. À cette fin, les monocytes sont d’abord séparés des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) des individus IM à l’aide de microbilles CD14, d’une colonne et d’un séparateur magnétique.

Les autres PBMC sont colorés avec de la péridinine-chlorophylle-protéine (PerCP)/cyanine 5.5 anti-CD3, de l’allophycocyanine (APC)/cyanine 7 anti-CD4, de la phycoérythrine (PE) anti-CD8, de l’isothiocyanate de fluorescéine (FITC) anti-CD19, de l’APC anti-CD56 et des anticorps APC anti-CD16 pour trier les lymphocytes T CD4+, les lymphocytes T CD8+, les lymphocytes B et les lymphocytes NK à l’aide d’un cytomètre en flux. De plus, le séquençage du transcriptome de cinq sous-populations a été effectué pour explorer leurs fonctions et leurs mécanismes pathogènes dans la MI.

Introduction

Le virus d’Epstein-Barr (EBV), un γ-herpèsvirus également connu sous le nom de virus de l’herpès humain de type 4, est omniprésent dans la population humaine et établit une infection latente à vie chez plus de 90% de la population adulte1. La plupart des infections primaires par le VEB surviennent pendant l’enfance et l’adolescence, avec une fraction des patients se manifestant par une mononucléose infectieuse (IM)2, présentant une immunopathologie caractéristique, y compris une réponse immunitaire activée avec des lymphocytes T CD8+ dans le sang et une prolifération transitoire de cellules B infectées par le VEB dans l’oropharynx3. L’évolution de l’IM peut durer de 2 à 6 semaines et la majorité des patients se rétablissent bien4. Cependant, certaines personnes développent des symptômes persistants ou récurrents semblables à ceux de la MI avec une morbidité et une mortalité élevées, ce qui est classé comme une infection chronique active par le VEB (ACEB)5. De plus, le VEB est un virus oncogène important, qui est étroitement lié à diverses tumeurs malignes, y compris les tumeurs malignes épithélioïdes et lymphoïdes telles que le carcinome nasopharyngé, le lymphome de Burkitt, le lymphome hodgkinien (LH) et le lymphome à cellules T/NK6. Bien que le VEB soit étudié depuis plus de 50 ans, sa pathogenèse et le mécanisme par lequel il induit la prolifération des lymphocytes n’ont pas été entièrement élucidés.

Plusieurs études ont étudié les signatures moléculaires de l’immunopathologie de l’infection par le VEB par séquençage du transcriptome. Zhong et coll. ont analysé le profilage du transcriptome entier des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) d’enfants chinois atteints de MI ou de CAEBV pour constater que l’expansion des lymphocytes T CD8+ était principalement observée dansle groupe 7 de la MI, ce qui suggère que les lymphocytes T CD8+ pourraient jouer un rôle majeur dans la MI. De même, une autre étude a révélé des proportions plus faibles de lymphocytes T cytotoxiques spécifiques du VEB et de lymphocytes B CD19+ et des pourcentages plus élevés de lymphocytes T CD8+ chez les patients atteints de MI causée par une infection primaire par le VEB que chez les patients atteints d’IM causée à la fois par la réactivation du VEB et d’autres agents8. Les lymphocytes B sont d’abord impliqués dans la MI parce que les récepteurs EBV sont présentés à leur surface. Al Tabaa et coll. ont constaté que les lymphocytes B étaient activés polyclonalement et différenciés en plasmoblastes (CD19+, CD27+ et CD20−, et cellules CD138−) et plasmocytaires (CD19+, CD27+ et CD20, et CD138+) pendant la MI9. De plus, Zhong et al. ont constaté que les marqueurs monocytaires CD14 et CD64 étaient régulés à la hausse dans le CAEBV, ce qui suggère que les monocytes peuvent jouer un rôle important dans la réponse immunitaire cellulaire du CAEBV par cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC) et phagocytose hyperactive7. Alka et coll. ont caractérisé le transcriptome des cellules NK CD16+ CD16+ CD56 triées par MACStriées de quatre patients atteints de MI ou de LH et ont constaté que les cellules NK de IM et de LH avaient des gènes d’immunité innée et de signalisation de chimiokine, ce qui pourrait être responsable de l’hyporéactivité des cellules NK10. De plus, Greenough et coll. ont analysé l’expression génique de lymphocytes T CD8+ triés à partir de 10 PBMC de personnes atteintes de MI. Ils ont signalé qu’une grande proportion des lymphocytes T CD8+ dans la MI étaient spécifiques au virus, activés, se divisant et prêts à exercer des activités effectrices11. Les réponses spécifiques à médiation par les lymphocytes T et les réponses non spécifiques à médiation par les cellules NK jouent un rôle essentiel lors de la primo-infection par le VEB. Cependant, ces études n’ont examiné que les résultats du transcriptome du mélange diversifié de cellules immunitaires ou seulement d’une certaine sous-population de lymphocytes, ce qui n’est pas suffisant pour la comparaison complète des caractéristiques moléculaires et des fonctions de différentes sous-populations de cellules immunitaires chez les enfants atteints de MI dans le même état pathologien.

Cet article décrit une méthode qui combine des billes immunomagnétiques et le tri cellulaire activé par fluorescence (FACS) pour isoler et analyser des sous-populations de cellules immunitaires définies de PBMC (monocytes, cellules T CD4+, cellules T CD8+, cellules B et cellules NK). En utilisant cette méthode, les cellules marquées magnétiquement et par fluorescence peuvent être purifiées à l’aide d’un séparateur magnétique et de FACS ou analysées par cytométrie en flux. L’ARN peut être extrait des cellules purifiées pour le séquençage du transcriptome. Cette méthode permettra la caractérisation et l’expression génique de différentes cellules immunitaires dans les mêmes états de maladie des personnes atteintes de MI, ce qui élargira notre compréhension de l’immunopathologie de l’infection par le VEB.

Protocol

Des échantillons de sang ont été prélevés chez des patients atteints d’IM (n = 3), des porteurs sains du VEB (n = 3) et des enfants non infectés par le VEB (n = 3). Des volontaires ont été recrutés à l’hôpital pour enfants de Pékin, à la Capital Medical University, et toutes les études ont été approuvées sur le plan éthique. L’approbation éthique a été obtenue par le Comité d’éthique de l’Hôpital pour enfants de Beijing, Capital Medical University (Numéro d’approbation : [2021]-E-056-…

Representative Results

Référence de la stratégie d’établissement de points de contrôleLa stratégie de contrôle utilisée pour trier les quatre sous-populations de lymphocytes est illustrée à la figure 1. Brièvement, les lymphocytes sont sélectionnés (P1) sur un graphique à points montrant la granulosité (SSC-A) en fonction de la taille (FSC-A). Ensuite, les cellules simples sont sélectionnées (P2) sur un graphique à points montrant la taille (FSC-A) par rapport à la diffusi…

Discussion

Ce protocole représente un moyen efficace de trier les sous-populations de cellules immunitaires du sang périphérique. Dans cette étude, des échantillons de sang veineux provenant de patients atteints de MI, de porteurs sains du VEB et d’enfants non infectés par le VEB ont été choisis comme objectif de recherche. Ce travail utilisant le sang périphérique de patients IM se concentre principalement sur l’analyse et la détermination des proportions de différents sous-ensembles cellulaires grâce à la cytom?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (82002130), la Fondation des sciences naturelles de Beijing (7222059) et le Fonds d’innovation CAMS pour les sciences médicales (2019-I2M-5-026).

Materials

APC anti-human CD16 Biolegend 302012 Fluorescent antibody 
APC anti-human CD56 (NCAM) Biolegend 362504 Fluorescent antibody 
APC/Cyanine7 anti-human CD4 Biolegend 344616 Fluorescent antibody 
Automated cell counter BIO RAD TC20 Cell count
BD FACSAria fluorescence-activated flow cell sorter-cytometer (BD FACSAria II) Becton, Dickinson and Company 644832 Cell sort
CD14 MicroBeads, human Miltenyi Biotec 130-050-201 microbeads
Cell ctng slides BIO RAD 1450016 Cell count
Centrifuge tubes Falcon 35209715 15 mL centrifuge tube
EDTA (≥99%, BioPremium) Beyotime ST1303 EDTA
Ethylene diamine tetra acetic acid (EDTA) anticoagulant tubes Becton, Dickinson and Company  367862  EDTA anticoagulant tubes
FITC anti-human CD19 Biolegend 302206 Fluorescent antibody 
Gibco Fetal Bovine Serum Thermo Fisher Scientific 16000-044 Fetal Bovine Serum
 High-speed centrifuge Sigma  3K15 Cell centrifugation for 15 mL centrifuge tube
 High-speed centrifuge Eppendorf 5424R Cell centrifugation for 1.5 mL Eppendorf (EP) tube
Human lymphocyte separation medium Dakewe DKW-KLSH-0100 Ficoll-Paque
LS Separation columns Miltenyi Biotec 130-042-401 Separation columns
Microcentrifuge tubes Axygen MCT-150-C 1.5 mL microcentrifuge tube
MidiMACS Separator Miltenyi Biotec 130-042-302 Magnetic bead separator
PE anti-human CD8 Biolegend 344706 Fluorescent antibody 
PerCP/Cyanine5.5 anti-human CD3 Biolegend 344808 Fluorescent antibody 
Phosphate Buffered Saline (PBS) BI 02-024-1ACS PBS
Polystyrene round bottom tubes Falcon 352235 5 mL tube for FACS flow cytometer
TRIzol reagent Ambion 15596024 Lyse cells for RNA extraction
Trypan Blue Staining Cell Viability Assay Kit Beyotime C0011 Trypan Blue Staining

References

  1. Kwok, H., Chiang, A. K. From conventional to next generation sequencing of Epstein-Barr virus genomes. Viruses. 8 (3), 60 (2016).
  2. Bu, W., et al. Immunization with components of the viral fusion apparatus elicits antibodies that neutralize Epstein-Barr virus in B cells and epithelial cells. Immunity. 50 (5), 1305-1316 (2019).
  3. Balfour, H. H., et al. Behavioral, virology, and immunologic factors associated with acquisition and severity of primary Epstein-Barr virus infection in university students. Journal of Infectious Diseases. 207 (1), 80-88 (2013).
  4. Luzuriaga, K., Sullivan, J. L. Infectious mononucleosis. New England Journal of Medicine. 362 (21), 1993-2000 (2010).
  5. Fujiwara, S., et al. Current research on chronic active Epstein-Barr virus infection in Japan. Pediatrics International. 56 (2), 159-166 (2014).
  6. Tsao, S. W., Tsang, C. M., Lo, K. W. Epstein-Barr virus infection and nasopharyngeal carcinoma. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 372 (1732), 20160270 (2017).
  7. Zhong, H., et al. Whole transcriptome profiling reveals major cell types in the cellular immune response against acute and chronic active Epstein-Barr virus infection. Scientific Reports. 7 (1), 17775 (2017).
  8. Fedyanina, O. S., et al. The nature and clinical significance of atypical mononuclear cells in infectious mononucleosis caused by the Epstein-Barr virus in children. Journal of Infectious Diseases. 223 (10), 1699-1706 (2021).
  9. Al Tabaa, Y., et al. B-cell polyclonal activation and Epstein-Barr viral abortive lytic cycle are two key features in acute infectious mononucleosis. Journal of Clinical Virology. 52 (1), 33-37 (2011).
  10. M, A., et al. Natural Killer cell transcriptome during primary EBV infection and EBV associated Hodgkin Lymphoma in children-A preliminary observation. Immunobiology. 225 (3), 151907 (2020).
  11. Greenough, T. C., et al. A gene expression signature that correlates with CD8+ T cell expansion in acute EBV infection. Journal of Immunology. 195 (9), 4185-4197 (2015).
  12. Xia, Y., Gao, Y., Wang, B., Zhang, H., Zhang, Q. Optimizing the method of cell separation from bile of patients with cholangiocarcinoma for flow cytometry. Gastroenterology Research and Practice. , 5436961 (2019).
  13. Maecker, H. T., Trotter, J. Flow cytometry controls, instrument setup, and the determination of positivity. Cytometry Part A. 69 (9), 1037-1042 (2006).
  14. Byford, E., Carr, M., Pinon, L., Ahearne, M. J., Wagner, S. D. Isolation of CD4+ T-cells and analysis of circulating T-follicular helper (cTfh) cell subsets from peripheral blood using 6-color flow cytometry. Journal of Visualized Experiments. (143), e58431 (2019).
  15. Djaoud, Z., et al. Two alternate strategies for innate immunity to Epstein-Barr virus: One using NK cells and the other NK cells and gammadelta T cells. Journal of Experimental Medicine. 214 (6), 1827-1841 (2017).
  16. Nakid-Cordero, C., Baron, M., Guihot, A., Vieillard, V. Natural killer cells in post-transplant lymphoproliferative disorders. Cancers. 13 (8), 1836 (2021).
  17. Forrest, C., Hislop, A. D., Rickinson, A. B., Zuo, J. Proteome-wide analysis of CD8+ T cell responses to EBV reveals differences between primary and persistent infection. PLoS Pathogens. 14 (9), 1007110 (2018).
  18. Zamai, L., et al. Understanding the Synergy of NKp46 and co-activating signals in various NK cell subpopulations: paving the way for more successful NK-cell-based immunotherapy. Cells. 9 (3), 753 (2020).
  19. Lam, J. K. P., et al. Emergence of CD4+ and CD8+ polyfunctional T cell responses against immunodominant lytic and latent EBV antigens in children with primary EBV infection. Frontiers In Microbiology. 9, 416 (2018).
  20. Choi, I. K., et al. Signaling by the Epstein-Barr virus LMP1 protein induces potent cytotoxic CD4(+) and CD8(+) T cell responses. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (4), 686-695 (2018).

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Citer Cet Article
Zhang, L., Liu, M., Zhang, M., Ai, J., Tian, J., Wang, R., Xie, Z. Separation of Immune Cell Subpopulations in Peripheral Blood Samples from Children with Infectious Mononucleosis. J. Vis. Exp. (187), e64212, doi:10.3791/64212 (2022).

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