Здесь мы предоставляем демонстрация модели кожный отозвания всасывания волдыря. Модель позволяет простой доступ для изучения человека в естественных условиях адаптивного иммунного ответа, например в контексте разработки вакцины.
Кожный антиген напомнить модели позволяют исследования человеческой памяти ответы в естественных условиях. В сочетании с кожей всасывания блистер (SB) индукции, эта модель предлагает доступности населению редких антиген специфические Т-клетки представителя ответ клеточной памяти, а также цитокина микроокружения в situ.
Этот доклад описывает практические процедуры кожный отозвания, SB индукции и урожай антиген специфические Т-клеток. Чтобы проиллюстрировать метод, туберкулиновой пробы кожи используется для антигенной отозвания отдельных лиц, которые до этого исследования, подвергся Bacillus Кальметта-Герена вакцинации против инфекции с микобактерии. Наконец приводятся примеры мультиплекс и потока гранулярных анализы образцов SB, иллюстрирующие высокой доли антиген специфические полифункциональных CD4 + Т-клеток доступны этим методом выборки, по сравнению с клетками, изолированных от крови.
Метод, описанный здесь является безопасным и минимально инвазивной, предоставляет уникальную возможность для изучения обоих врожденного и адаптивного иммунного ответа в естественных условияхи может быть полезной для широкого сообщества исследователей, работающих с клеточный иммунитет и человека памяти ответы, в контексте разработки вакцины.
SB кожи является искусственно индуцированных волдырь, который позволяет для урожая клеток и жидкости непосредственно из кожи. Метод повышения SBs вакуум является известный инструмент в области дерматологии, используется для изучения кожи иммунологии в здоровье и болезни1,2,3,4,5, 6 , 7 , 8. Настоящий доклад показывает, как техника SB, в сочетании с кожный антигенной отзыва (SB кожный отозвания метод) может обеспечить прямое понимание адаптивного иммунного ответа в vivo.
Принцип, лежащий в SB индукции прост: легкий вакуум применяется на небольшом участке кожи. Отрицательное давление в конце концов заставит эпидермис отделить от дермы, создание местных блистер заполнены жидкости и клетки1,2,9. В блистере жидкости могут быть собраны путем аспирации тонкой иглой и содержание могут быть использованы для дальнейшего изучения в пробирке.
В последние годы наблюдается растущий интерес к метод SB для изучения в естественных условиях иммунные реакции, за исключением заболеваний, ограничивается кожи10,11. Изучение адаптивного иммунитета в организме человека ограничивается тот факт, что клетки и цитокины интерес отбираются из периферической крови потому что инвазивные выборки лимфатических узлов или желудочно-кишечные слизистых тканей может быть неприемлемым и неэтично. Примером является исследование долгоживущих человеческой памяти Т-клеток ответов после вакцинации12. В таких испытаний отбора соответствующих Т-клетки может быть большой проблемой, потому что соответствующие популяция клеток, которые посредником иммунитет проживает в лимфоидной ткани, и распространить лишь весьма ограниченное число конкретных Т-клеток в периферической крови.
SB техника предлагает уникальную возможность для изучения памяти Т-клеток и других конкретных клеточных популяций. После кожные прививки антигена Т-клеток конкретных для антигена набираются из их лимфоидных убежищ на кожу и легко могут отбираться из SB. Методологии и исследований применения этой модели кожный отзыва были описаны Акбар и др. в 20132. Часто используемые антигена для отозвания кожи является производной коммерчески доступных очищенный протеин (PPD) микобактерий, используемый для выполнения туберкулиновой пробы кожи (TST)13, где PPD впрыскивается в дермальный слой кожи. В людях с существующей иммунологической памяти к PPD [например, лица с микобактериями туберкулеза (Mtb) инфекции или предварительного вакцинации Bacillus Кальметта-Герена (БЦЖ)], антиген осаждения приводит к вспомнить ответ с миграцией на кожу и в естественных условиях клоновых расширения PPD-специфичные CD4 + T-клетки2,11,14,15. В результате высокой доли PPD-конкретных полифункциональных CD4 + T-клетки накапливаются в кожа готова для SB выборки. Т-клетки, собранные этим методом зарекомендовали себя надежной и достаточно обильные характеризуется ряд иммуноанализа и долгосрочный в vitro культуры15. Таким образом модель кожный отзыва и индукции SB может оказаться ценный метод для изучения в естественных условиях Т-клеток ответов ex vivo анализами, и расширение знаний о такой подход может пользу исследователей с интересами в клеточного иммунологии и вакцинологии.
Этот доклад содержит первое пошаговое руководство о том, как побудить всасывания волдыри кожи человека в PPD-Литьевая кожа. Кожный антигена отозвания модель подтверждается с помощью TST в прививки БЦЖ добровольцев. Наконец анализ соответствующих ex vivo клеток и цитокинов, изолированные SB это свидетельствует. Фенотипические и функциональные характеристики PPD-специфических Т-клеток, полученных методом SB, подробно описанных в других2,10,11,16,17, 18 , 19. Настоящий доклад призван обсудить практические и иммунологические аспекты методологии для облегчения применения этой методики в других исследовательских групп.
Эта рукопись описывает практические процедуры для изучения человеческой иммунной памяти ответы в естественных условиях, кожный антигена напомнить и ячейка урожай с помощью индукции всасывания волдыря. TST была использована в качестве примера внутрикожные антигена осаждения и вакцины БЦЖ отозвания. Наконец пример SB образец характеристика потока гранулярных и мультиплекс цитокина анализа была предоставлена, демонстрируя, что примерно треть SB клетки были антиген специфические полифункциональных Т-клетки памяти фенотипа эффекторные.
Важнейшие шаги настоящего Протокола включают в себя метод внутрикожного введения, всасывания блистер индукции и проколов блистер. Во-первых правильно внутрикожные осаждения требует квалифицированного персонала. Неправильный осаждения может привести к оптимальным результатам. PPD, как правило, хорошо известных и безопасной кожный антигена, но ее состав может варьироваться между производителями, ограничивая сопоставимости13,20. Этот доклад содержит инструкции для один внутрикожного осаждения 2 ту и при необходимости два параллельных осаждения (2 x 2 Вт), которые могут потребовать дополнительных этические утверждения. Однако другие исследования использовали 10 Вт, которые повышают вероятность сильной кожи реакции10,21. Во время этапа индукционная SB малых поэтапное увеличение отрицательного давления уменьшит риск кровотечений и блистер разрыва. Шансы загрязнения с эритроцитов и лейкоцитов из крови, как правило, низкий2. Асептический Пункционным методом предотвращает контаминацию и избегая контакта между прокола иглой и полом кожного волдыря уменьшает примесей мусора или клетки кожи-резидентов. Однако некоторые исследователи предпочитают урожай SB жидкости путем применения скользящего давления в Проколотые блистер10. Это может быть необходимо прокол перегородки внутри блистер. Сама техника SB минимально инвазивной; свернутые SBs исцелить без рубцов и инфекции очень редки. 2 однако, некоторой степени гиперпигментация может произойти и вероятно SB индукции следует избегать людей с историей коллоидных рубцов.
Технические ограничения включают в себя низкий ячейке урожайности и соответственно ограниченные возможности для долгосрочного хранения. Отношения между лейкоцитарной урожайности, клинической реакции TST, блистер размер и эритроцитов загрязнение было подробно описано в других разделах2,10. В БЦЖ напомнить экспериментов представленные здесь (рис. 1) 50 000, подразумевая мелкомасштабных экспериментальных настройки, используя эти клетки, особенно если SBC изучали только15. Средний общая доходность от каждого блистер Однако конкретные населения Т-клеток в образце SB основном превышает то, что находится в пробах КСДОР в относительных и абсолютных клеток. В этом примере представлен на рисунке 2количество тройной позитивных PPD-специфических Т-клеток в образце 100000 клеток SB были более чем 2 x больше, чем число найденных в 1 x 106 получения от тот же донор (данные не показаны). Визуального скоринга TST реакции является наиболее распространенных клинический метод для оценки памяти микобактерий туберкулеза . Следует отметить основной адаптивной иммунологической реакции не пик в то же время как клинические кожи реакции2,21. Не все прививки БЦЖ или Mtb-облучаемых лиц будет развивать сильные TST реакции и стратегии для классификации и обработки проб из номера TST-ответчиков, а также существовавшие ранее микобактериальной сенсибилизация в исследуемой популяции, необходимо рассмотреть до начала пробу напомнить, с помощью этого метода. Кроме того в обоих SB выборки и визуальные скоринга, существует потенциал для теоретической уклоном в лица с ответами сокращение кожи из-за глобального или кожи, связанных с нарушениями иммунитета, как видно, например, ВИЧ инфекции и определенных возрастных групп2, 13,18,20. Кроме того иммунологические повышение TST реакции с повторное тестирование является хорошо известна в20,22. Однако фенотипы SB клеток остаются довольно постоянными при TSTs являются неоднократные10. Это наблюдение поддерживает роль SB вспоминают в продольных исследований сотовых иммунных реакций.
Для Т-клеток иммунологов SB отзыва позволяет урожай высокой долей антиген специфические клетки. Однако сроки SB для отбора проб из PPD-осаждения является критическим, как клеточного состава и цитокина микроокружения меняться с течением времени. В этом протоколе, пузыри были индуцированных 7-дневный пост вызов и изолированных клеток были главным образом эффекторных памяти CD4 + Т-клеток включая высокой доли клеток с одним выражением и ИФН γ, ФНО α, Ил-2. Эти наблюдения согласуются с предыдущих исследований, описывающих, как активация, пролиферации и дифференцировки Т-клеток происходит в PPD-загрунтовать кожи2,15,21. Кинетические исследования SB в PPD-сенсибилизированных лиц предполагают, что очень раннего реагирования кожи является неспецифической; Однако, уже в течение первых дней после PPD-задача, ответ становится доминируют CD4 + Т-клеток (оба Центральной фенотипов памяти памяти и эффекторных были описаны) и, после 3 дней, ответ доминируют высокие доли PPD-конкретных цитокина производства CD4 + Т-клетки2,8,10,15,21. Этот адаптивный цитокинового ответа остается обнаруживаемыми для более чем 2 недели2,8,10,23. 7 день пост TST, по-видимому, наиболее оптимальный момент для коллекции цитокина производства памяти CD4 + Т-клетки2. Однако другие моменты времени, конечно, возможно, соответствующие зависимости от антигена и ответ интерес. Следует отметить, в одном исследовании адаптивный ответ PPD сообщалось до пика немного раньше со снижением секреции провоспалительных цитокинов уже в пост TST 5 дней10.
SB жидкость содержит высокий уровень провоспалительных цитокинов и другие белки, показано, что представитель микроокружения кожи,15,,24. Кинетика исследования показали, что TNF-α и ИФН γ уровнях в SB жидкости пик после 3 дней во время пиковых уровней IL-2 после 7 дней2,10, вероятно, отражая преобладание адаптационного реагирования на этой поздней стадии. Потому что SB клетки были активированные в естественных условиях, они демонстрируют высокий спонтанное цитокина выпуска, а также потенциал для конкретного выпуска после рестимуляции (рис. 3 и 4).
Этот доклад посвящен CD4 + Т-клеточного иммунитета. Как показали на рисунке 2действительно были большинство изолированные Т-клеток CD4 +, в то время как там были почти не CD8 + Т-клеток в всасывание блистер жидкости. Это согласуется с другими SB PPD-напомнить исследований низких пропорциях и уступает мигрирующих количество CD8 + Т-клеток, по сравнению с числом CD4 + T клетки2,8,10,23. Дальнейшее характеристика вклада CD8 + бы предпочтительно; Однако это выходит за рамки настоящего доклада.
T-клетки являются важными для иммунного контроля Mtb; Однако было трудно определить надежный коррелируют защиты, отражено в адаптивной иммунной реакции от крови25,26. Этот блокпост серьезно препятствует развитию новых ТБ вакцин, как в настоящее время нет альтернативы для больших и очень дорогостоящие эффективности испытаний27. ТБ вакцины разработчики определяют иммуногенность вакцины путем оценки малых и временные изменения в популяциях Т-клеток конкретных вакцин в крови28,29. Однако сомнительно, актуальна ли малую часть циркулирующих антиген специфические Т-клеток в крови (т.е., способный переход на сайт инфекции и представитель Т-клеток богатые микроокружения контроллинга МТБ) 27 , 30 , 31 .
Основываясь на предыдущих исследований и данных, представленных в настоящем документе, кожный напомнить модель SB представляет нереализованный потенциал для изучения конкретных вакцин Т-клеток. Не только модель позволяет напомнить вакцины ответ генерируется несколько десятилетий назад, он также позволяет оценки реальной памяти потенциал в ткани-контекст,15,18,19,21. Роман, определенные тесты кожи, которые включают антигены также входят Субблок ТБ вакцин, предложить новые возможности для оценки вакцин, используя эту модель28,32. Кроме того, транскриптомики анализа позволяют предположить, что клетки – опосредованным иммунный ответ генерируется в PPD-вызов коже похож на ответ в МТБ-инфицированных легких18.
В то время как удар биопсия кожи также позволяют на урожай клетки с поверхности кожи и обеспечивают пространственной информации, по сравнению с SB выборки, метод более инвазивных и требует обработки ферментативной или механик подготовить сингл клеточной суспензии33. Измерение cytokines и ячейки маркеры являются сопоставимыми между двумя методами2,10.
Метод всасывания блистер уже применяется во многих областях медицинских исследований помимо дерматологии, отдельно или в сочетании с задачей системного или местные кожи. Примеры включают в себя исследования сепсиса, вирус Эпштейна Барр связанные лимфопролиферативных заболеваний, диабетической невропатии, потребление эффекты глюкокортикоидов и человеческих испытаний, испытания терапевтических антител или модели для Т-клеток целевой терапии10 ,34,,3536,,3738.
С терапевтической точки зрения, метод кожной напомнить SB предлагает уникальные преимущества для изучения Центральной Т-клеточной памяти потенциальных и -от обоих биологических и технической точки зрения кожа кажется представить соответствующие выборки отсек2, 15,18,19,21. В частности по сравнению с традиционной, пассивных проб циркулирующих репликацию, SB кожный напомнить метод позволяет для изучения Т-клеток, которые доказали свою способность мигрировать из лимфатических узлов в ответ на их соответствующих антигена и завершить местных расширение и дифференциации в ткани конкретных в vivo контексте15,18,19,21.
В заключение модель продемонстрировала, здесь может быть актуально для исследователей в области человеческого адаптивного иммунитета и Т-клеток таргетинга агентов (т.е., в вакцинологии или рак исследований инфекционных заболеваний). TST модель применяется в настоящем Протоколе является, конечно же, особое значение в области ТБ вакцинологии. Однако основная концепция этой модели весьма применима в других областях исследований.
The authors have nothing to disclose.
Мы хотели бы поблагодарить Мадс Радмер Jensen за его практическим и научным советом; Лау Линдквист и Кааре Svejstrup для предоставления технических знаний; Helene Bæk Juel, Джонатан Filskov, Сигне т. Шмидт и Solveig W. Harpøth для их технической помощи; сотрудники амбулатории Гентофте ТБ для их обучения в УКП администрации; и всех добровольцев для участия в исследовании. Этот проект финансируется Программой Европейской Комиссии H2020 [номер гранта TBVAC2020 643381], и мы хотели бы поблагодарить партнеров консорциума для плодотворных обсуждений.
Gloves for laboratory use | Imtex, Denmark | 1013 | |
Desinfection spray | Apotek, Denmark | 82% alcohol, with glycerin, for human skin | |
Alcohol swaps | Mediq, Denmark | 1131892 | |
PPD RT 23 "SSI" (2 T.U./0.1ml) | AJ Vaccines | ||
Myjector syringe with fixed needle | Terumo | A236 | 1 ml/29G/12mm |
Ruler | not relevant | for skin reaction evaluation | |
Ballpoint pen | not relevant | for skin reaction evaluation | |
Portable Lung Suction Unit | Laerdal Medical, Denmark | 78000011 | NOTE. Modified for ranges below -40kPa and supplied with pressure gauge (ref. 1031107) by the Technical Dept. , Hvidovre Hospital |
Negative Pressure Chamber Assembly, unheated with connecting tubing | Electronic Diversities, Finksburg, MD, USA | ||
Orifice Plate, 47mm, 10mm Hole | Electronic Diversities, Finksburg, MD, USA | ||
Negative Pressure Instrument Seal Kit | Electronic Diversities, Finksburg, MD, USA | ||
Negative pressure Chamber Strap | Electronic Diversities, Finksburg, MD, USA | 12 inches | |
Micropore Surgical tape | 3M | 1533-1 | 2.5cm x 9.1m |
Cap from 15ml plastic tube | Sarstedt, Germany | 62,547,254 | |
Tubigrip bandage | Mölnlycke Health Care, Sweden | 1443 | |
Cosmopor steril adhesive dressing | Hartmann | 9008337 | 7.2 x 5 cm |
2ml Syringe Concentric Luer Slip | Becton Dickinson | 300185 | |
Microlance 23G/30mm needle | Becton Dickinson | 300700 | |
Safe-Lock microcentrifuge tubes (autoclaved) | Eppendorf | 0030120086 | Autoclaved |
Minispin plus centrifuge | Eppendorf | 5453000011 | |
Gibco AIM V Medium | Life Technologies | 12055-091 |