Summary

Separazione delle sottopopolazioni di cellule immunitarie nei campioni di sangue periferico da bambini con mononucleosi infettiva

Published: September 07, 2022
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Summary

Descriviamo un metodo che combina sfere immunomagnetiche e selezione cellulare attivata dalla fluorescenza per isolare e analizzare sottopopolazioni definite di cellule mononucleate del sangue periferico (monociti, cellule T CD4 +, cellule T CD8 +, cellule B e cellule natural killer). Utilizzando questo metodo, le cellule magnetiche e fluorescenti possono essere purificate e analizzate.

Abstract

La mononucleosi infettiva (IM) è una sindrome acuta per lo più associata all’infezione primaria da virus di Epstein-Barr (EBV). I principali sintomi clinici includono febbre irregolare, linfoadenopatia e linfociti significativamente aumentati nel sangue periferico. Il meccanismo patogenetico della IM non è ancora chiaro; Non esiste un metodo di trattamento efficace per questo, con terapie principalmente sintomatiche disponibili. La domanda principale nell’immunobiologia dell’EBV è perché solo un piccolo sottogruppo di individui infetti mostra gravi sintomi clinici e sviluppa persino tumori maligni associati a EBV, mentre la maggior parte degli individui è asintomatica per tutta la vita con il virus.

Le cellule B sono coinvolte per la prima volta nell’IM perché i recettori EBV sono presentati sulla loro superficie. Le cellule natural killer (NK) sono linfociti innati citotossici che sono importanti per uccidere le cellule infette da EBV. La proporzione di cellule T CD4+ diminuisce mentre quella delle cellule T CD8+ si espande drammaticamente durante l’infezione acuta da EBV e la persistenza delle cellule T CD8+ è importante per il controllo permanente della IM. Queste cellule immunitarie svolgono un ruolo importante nella IM e le loro funzioni devono essere identificate separatamente. A tale scopo, i monociti vengono separati prima dalle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) di individui IM utilizzando microsfere CD14, una colonna e un separatore magnetico.

Le restanti PBMC sono colorate con peridinina-clorofilla-proteina (PerCP)/cianina 5.5 anti-CD3, alloficocianina (APC)/cianina 7 anti-CD4, ficoeritrina (PE) anti-CD8, fluoresceina isotiocianato (FITC) anti-CD19, APC anti-CD56 e anticorpi APC anti-CD16 per ordinare le cellule T CD4 +, le cellule T CD8 +, le cellule B e le cellule NK utilizzando un citometro a flusso. Inoltre, è stato eseguito il sequenziamento del trascrittoma di cinque sottopopolazioni per esplorare le loro funzioni e meccanismi patogenetici nella IM.

Introduction

Il virus di Epstein-Barr (EBV), un γ-herpesvirus noto anche come herpes virus umano di tipo 4, è onnipresente nella popolazione umana e stabilisce un’infezione latente permanente in oltre il 90% della popolazione adulta1. La maggior parte dell’infezione primaria da EBV si verifica durante l’infanzia e l’adolescenza, con una frazione di pazienti che manifesta mononucleosi infettiva (IM)2, che mostra immunopatologia caratteristica, tra cui una risposta immunitaria attivata con cellule T CD8+ nel sangue e una proliferazione transitoria di cellule B infette da EBV nell’orofaringe3. Il decorso della IM può durare 2-6 settimane e la maggior parte dei pazienti guarisce ben4. Tuttavia, alcuni individui sviluppano sintomi IM-simili persistenti o ricorrenti con elevata morbilità e mortalità, che è classificata come infezione cronica attiva da EBV (CAEBV)5. Inoltre, l’EBV è un importante virus oncogeno, che è strettamente correlato a una varietà di tumori maligni, tra cui tumori maligni epitelioidi e linfoidi come il carcinoma nasofaringeo, il linfoma di Burkitt, il linfoma di Hodgkin (HL) e il linfoma a cellule T / NK6. Sebbene l’EBV sia stato studiato per oltre 50 anni, la sua patogenesi e il meccanismo con cui induce la proliferazione dei linfociti non sono stati completamente chiariti.

Diversi studi hanno studiato le firme molecolari per l’immunopatologia dell’infezione da EBV mediante sequenziamento del trascrittoma. Zhong et al. hanno analizzato il profilo dell’intero trascrittoma delle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) di bambini cinesi con IM o CAEBV per scoprire che l’espansione delle cellule T CD8 + è stata trovata prevalentemente nel gruppo IM7, suggerendo che le cellule T CD8 + possono svolgere un ruolo importante nella IM. Allo stesso modo, un altro studio ha rilevato percentuali più basse di cellule T citotossiche e CD19+ B specifiche per EBV e percentuali più elevate di cellule T CD8+ nei pazienti con IM causata da infezione primaria da EBV rispetto ai pazienti con IM causata sia dalla riattivazione dell’EBV che da altri agenti8. Le cellule B sono coinvolte per la prima volta nell’IM perché i recettori EBV sono presentati sulla loro superficie. Al Tabaa et al. hanno scoperto che le cellule B erano attivate policlonalmente e differenziate in plasmablasti (cellule CD19+, CD27+ e CD20− e CD138−) e plasmacellule (CD19+, CD27+ e CD20 e CD138+) durante IM9. Inoltre, Zhong et al. hanno scoperto che i marcatori monocitari CD14 e CD64 erano sovraregolati in CAEBV, suggerendo che i monociti possono svolgere un ruolo importante nella risposta immunitaria cellulare di CAEBV attraverso citotossicità cellulare anticorpo-dipendente (ADCC) e fagocitosi iperattiva7. Alka et al. hanno caratterizzato il trascrittoma delle cellule NK CD56 CD56 CD16+ selezionate da quattro pazienti di IM o HL e hanno scoperto che le cellule NK di IM e HL avevano una sottoregolazione dell’immunità innata e dei geni di segnalazione delle chemochine, che potrebbero essere responsabili dell’iporeattività delle cellule NK10. Inoltre, Greenough et al. hanno analizzato l’espressione genica delle cellule T CD8 + ordinate da 10 PBMC di individui con IM. Hanno riferito che una grande percentuale di cellule T CD8 + in IM erano specifiche del virus, attivate, divise e innescate per esercitare attività effettrici11. Sia le risposte mediate dalle cellule T, specifiche per l’EBV, sia le risposte non specifiche mediate dalle cellule NK svolgono un ruolo essenziale durante l’infezione primaria da EBV. Tuttavia, questi studi hanno studiato solo i risultati del trascrittoma della diversa miscela di cellule immunitarie o solo una certa sottopopolazione di linfociti, il che non è sufficiente per il confronto completo delle caratteristiche molecolari e delle funzioni di diverse sottopopolazioni di cellule immunitarie nei bambini con IM allo stesso stato di malattia.

Questo articolo descrive un metodo che combina sfere immunomagnetiche e selezione cellulare attivata da fluorescenza (FACS) per isolare e analizzare sottopopolazioni definite di cellule immunitarie di PBMC (monociti, cellule T CD4 +, cellule T CD8 +, cellule B e cellule NK). Utilizzando questo metodo, le cellule magnetiche e fluorescenti possono essere purificate utilizzando un separatore magnetico e FACS o analizzate mediante citometria a flusso. L’RNA può essere estratto dalle cellule purificate per il sequenziamento del trascrittoma. Questo metodo consentirà la caratterizzazione e l’espressione genica di diverse cellule immunitarie negli stessi stati di malattia di individui con IM, che amplierà la nostra comprensione dell’immunopatologia dell’infezione da EBV.

Protocol

I campioni di sangue sono stati ottenuti da pazienti con IM (n = 3), portatori sani di EBV (n = 3) e bambini non infetti da EBV (n = 3). I volontari sono stati reclutati dall’ospedale pediatrico di Pechino, dalla Capital Medical University e tutti gli studi sono stati approvati eticamente. L’approvazione etica è stata ottenuta dal Comitato etico dell’ospedale pediatrico di Pechino, Capital Medical University (numero di approvazione: [2021]-E-056-Y). Il consenso informato dei pazienti è stato revocato in quanto lo studi…

Representative Results

Riferimento della strategia di gatingLa strategia di gating utilizzata per ordinare le quattro sottopopolazioni di linfociti è mostrata nella Figura 1. In breve, i linfociti sono selezionati (P1) su un dot plot che mostra la granulosità (SSC-A) rispetto alle dimensioni (FSC-A). Quindi, le singole celle vengono selezionate (P2) su un dot plot che mostra la dimensione (FSC-A) rispetto alla dispersione diretta (FSC-H), mentre le celle doppiette sono escluse. Le cellule T …

Discussion

Questo protocollo rappresenta un modo efficace per ordinare le sottopopolazioni di cellule immunitarie del sangue periferico. In questo studio, campioni di sangue venoso di pazienti con IM, portatori sani di EBV e bambini non infetti da EBV sono stati selezionati come obiettivo della ricerca. Questo lavoro che utilizza il sangue periferico di pazienti di IM si concentra principalmente sull’analisi e la determinazione delle proporzioni di diversi sottogruppi cellulari attraverso la citometria a flusso multicolore. Il sequ…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China (82002130), dalla Beijing Natural Science Foundation (7222059) e dal CAMS Innovation Fund for Medical Sciences (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

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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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