我々は、セザリー症候群と診断された患者から得られた全血から末梢血単核球を単離し、続いてCD4+ T細胞の選択、phorbol12-ミリスチン酸13-アセテートおよびA23187イオノフォアによるそれらの刺激、およびトランスクリプトームプロファイリングのためのRNAの調製のための簡単なプロトコールを提示する。
皮膚T細胞リンパ腫(CTCL)は、成熟皮膚ホーミングT細胞の形質転換および制御不能な増殖に由来し、真菌症ファンゴイド(MF)およびセザリー症候群(SS)は最も一般的なサブタイプを表す。CTCLの遺伝子発現、遺伝子変異、エピジェネティックな異常を特徴付ける多くの研究にもかかわらず、MF/SSの分子病因は不明のままである。MFは、皮膚優勢を有するより一般的なCTCLを指し、通常は皮膚に限定されるが、SSは、広範な皮膚関与を有するCTCLの積極的な白血病変異体であり、主に血液、皮膚、およびリンパ節を含む腫瘍性分布によって特徴付けられる。臨床現場に着目し、遺伝子発現バイオマーカーの同定は、MF/SSの診断と治療を改善する大きな可能性を秘めています。実際、最近のトランスクリプトーム研究では、正常T細胞と悪性T細胞の遺伝子発現の違いから潜在的な診断バイオマーカーが同定されており、SS生物学の理解が向上し、潜在的な治療標的が明らかになる可能性があります。この原稿は、SSと診断された患者からの新鮮な全血からの末梢血単核球の単離、CD4+メモリーT細胞(CD4+CD45RO+ T細胞)の選択、化学的刺激、およびトランスクリプトームプロファイリングに適したRNAの調製のための詳細な再現可能なプロトコールを記載し、疾患病因におけるさらなる洞察を得るための新規予後分子マーカーを発見する。核調節を活性化するための化学アゴニストを用いた刺激は、動的転写調節および遺伝子発現において重要な経路のより具体的な評価を提供し、細胞膜におけるTCR抗原喪失から生じる上流シグナル伝達欠陥から生じる可能性のある交絡欠陥を排除する。無刺激から刺激されたSS T細胞へのトランスクリプトームの比較から得られたデータは、静止非刺激細胞の分析から明らかではない機能調節遺伝子発現欠陥を覆い隠す。さらに、このアプローチから概説される方法は、他のT細胞免疫疾患におけるT細胞遺伝子発現欠損を研究するために適合させることができる。
皮膚T細胞リンパ腫(CTCL)は、最も一般的なサブタイプである真菌症真菌症(MF)およびセザリー症候群(SS)を含む、成熟皮膚ホーミングT細胞の形質転換および制御不能な増殖に由来する疾患の不均一な群である1,2。新生物T細胞は、成熟CD4+CD45RO+、記憶表現型3を有し、皮膚ホーミング接着マーカーを発現し、表皮向性4を増大させ、特に初期疾患において発疹として現れる。MFの臨床経過は、日常的な管理されたケアを受けているとき、しばしば怠惰であるが、患者のサブセットはより進行した疾患に進行する可能性がある。これらのMF症例では、皮膚病変が成長して大きな腫瘍に肥厚し、腫瘍性T細胞がリンパ節および内臓に播種し得る。対照的に、SSはCTCL5のより攻撃的な白血病変異体であり、全身性赤皮症(全身表面積の>80%に影響を及ぼすと定義される)、リンパ節腫脹、および1000 / mm3以上の循環クローン非定型T細胞の存在、いわゆるセザリー細胞6,7.SS患者の予後はMFよりも有意に悪い。SSは発生率が0.1/100,000とまれであり、CTCL症例8,9全体の約3%を占めています。CTCLは、典型的には、約60歳10の中央値年齢を有する高齢者に現れる。CTCLの発生率は増加しており、原因は不明であるが、1998年以来、その割合は安定している11,12。
SSの分子的病因は不明のままである。遺伝学的、エピジェネティック、および遺伝子発現研究は、豊富な新規データを生み出したが、主に研究された小規模な患者コホート2、ならびに実験計画および対照集団の違いのために、一貫性のない所見が残っている13,14。改善されたゲノムおよびトランスクリプトーム特性評価は、疾患メカニズムとこれまで未調査の治療標的の両方に光を当てる可能性があります。したがって、この異種悪性腫瘍をよりよく理解するためには、より大きな患者集団からのより多くの研究が必要である。1つのSSコホートにおいて高感度かつ特異的であるバイオマーカーパネルは、他のコホートにおいてあまり均一に行われておらず15、これはSS16の信頼性の高い診断および予後バイオマーカーの開発において深刻な障害となっている。理想的な診断用バイオマーカーは、悪性T細胞において一貫してかつ高度に過剰発現されるであろうが、正常なT細胞においては存在しないか、またはほとんど存在しない17。疾患特異的バイオマーカーの発見は、SSの診断および治療プロトコルの進歩にとって重要である。
悪性T細胞と正常T細胞の両方について高品質のトランスクリプトームデータには、サンプル調製への効率的で信頼性の高いアプローチが必要です。ここでは、SSに関連するT細胞集団からRNAサンプルを取得するための詳細かつ簡単な戦略について説明します。全血からの末梢血単核球(PBMC)の単離、疾患関連CD4+CD45RO+ T細胞集団の負の磁気選択、機能応答の違いを明らかにするための化学的活性化、およびトランスクリプトームプロファイリングのためのRNAの調製について議論する。現在のプロトコルでは、以前の研究でCTCLにおけるT細胞受容体シグナル伝達の欠陥が示されており、PMA/A23187による刺激がT細胞受容体20,21をバイパスするため、化学的活性化がミリスチン酸酢酸ホルボール(PMA)およびカルシウムイオノフォア(A23187)18,19を用いて行われてきた。また、PMA/A23187は、サイトカイン遺伝子の活性化に必要な核シグナルのより直接的な近位活性化を可能にする。最後に、T細胞の刺激は、動的変化が存在しない静止T細胞からは得られなかった遺伝子発現の調節に関するさらなるレベルの洞察を提供する。
PBMCを単離するいくつかの方法が開発されており、それぞれに独自の利点と限界がある28。抗凝固剤を含む5本の10mLチューブに最大50mLの血液を定期的に採取しています。PBMC単離のための血液の量は、研究対象の健康状態および年齢、ならびに静脈摘出術の専門知識などのいくつかの要因に依存する。プロトコルにおける重要な手続きステップは、ステップ勾配の形成である。層状化が不十分な場合、PBMCが界面で堆積物に部分的または完全に障害を起こす可能性があります。最下層を開始するのは簡単であるため、ここで説明する下層化方法を好みます。血液の下の密度媒体のすべてを完全に分配するには、空気漏れのないピペットエイドを使用することが重要です。望ましくない細胞型によるPBMC画分の汚染は、バフィーコートの慎重かつ一貫した収集によって最小限に抑えることができ、これは各単離に対して同じ方法で実施されるべきである。PBMCをさらに分画しない場合は、分離間で異なる量の密度勾配およびプラズマ層を収集することは避けるべきである。RBC溶解は、RBCおよび網状赤血球由来RNAの汚染が下流の遺伝子発現分析に及ぼす潜在的な影響を最小限に抑えるために行われる。低張溶解は、過剰な等張緩衝液によって阻害されるであろう。
T細胞サブセットのさらなる単離は、分子研究にとって重要である。ここでは、望ましくない細胞型を除去するためのネガティブセレクションによるその後のCD4+CD45RO+ T細胞選択について説明した。ネガティブセレクションは、すべての望ましくない細胞に対して特異的な細胞表面マーカーを認識する抗体に依存する。次いで、抗体被覆細胞は、磁気ビーズによって除去される。この選択プロトコルは、遺伝子活性化の研究に不可欠な、手つかずの標的細胞や刺激されていない標的細胞を自由に浮遊させながら、不要な細胞を除去します。しかしながら、選択されたCD4+ CD45RO+ T細胞の最終純度を低下させる細胞凝集塊を避けるために注意が必要である。選択バッファー中に存在するエチレンジアミン四酢酸(EDTA)は、細胞凝集を最小限に抑えます。T細胞の収量は、血液の初期体積、患者に投与される治療および試料採取時の疾患ステージなどの患者変数などの因子に依存する。患者に与えられる治療はまた、細胞生存率に影響を及ぼし得る。さらに、光フェレーシスなどの任意の手順の前にサンプルを採取することも、CD4 + CD45RO+ T細胞の純度にプラスの影響を与えます。我々は、光フェレーシス処理手順後のサンプル収集がCD4+CD45RO+ T細胞の収量に悪影響を及ぼすことを観察した。
SS患者由来の新生物T細胞クローンは、成熟した記憶CD4 T細胞表現型29、30と一致する表面マーカーを最も頻繁に発現する。しかしながら、表現型可塑性は、CD4、CD45RO、CD45RA、CD7および/またはCD2631を含む表面マーカーに関して時折観察されてきた。以前の研究では、SS患者におけるCD45ROおよびCD45RA発現の不均一性も示されている29が、SS症例の大部分は依然としてCD45RO+である。Roelensら31はまた、SSがナイーブ(TN)、セントラルメモリ(TCM)、トランジショナルメモリ(TTM)、エフェクターメモリ(TEM)、および末端エフェクターメモリ(TEMRA)サブセットの混合集団と個体間および個体内不均一性を示す可能性があることを示した。しかしながら、彼らの結果は、SS細胞の大部分がTCM表現型を有することを明らかに示している。SS患者に最も多いCD45RO+表面免疫表現型に着目し、フローサイトメトリーにより表現型を確認した。患者におけるT細胞サブセットの計画研究においては、研究されている疾患の表現型不均一性を考慮することが重要であり、したがって、分析のために所望のT細胞集団を得るために、必要に応じて精製戦略を調整することができる。
T細胞およびPBMCを刺激して機能的遺伝子発現を調べるには、いくつかの方法があります。我々は核内の遺伝子調節に興味があるので、我々は化学的活性化(PMA + A23187イオノフォア)を好む。化学的活性化は、広範な活性化剤として作用し、抗原特異的刺激と比較してより均一であるため、この目的のための最良の選択肢である。PMAは、細胞膜を通って細胞質に拡散し、プロテインキナーゼC.A23187を直接活性化する小さな有機化合物であり、カルシウムが膜を通過することを可能にする。これらの化合物は、表面受容体をバイパスし、CD28によって媒介される共刺激を伴うT細胞受容体ライゲーションの効果を一緒に模倣する。これらの化学物質は、いくつかの細胞内シグナル伝達経路を活性化し、核転写因子活性化および転写活性化にアクセス可能なサイトカイン遺伝子の上方制御をもたらす。化学的活性化およびCD3CD28ライゲーションは、正常細胞32において驚くほど類似したグローバル遺伝子発現プロファイルを産生するが、SS T細胞はTCR成分33を含む表面受容体の発現を失う可能性があるため、PMA+ A23187による化学的活性化は良い選択である。Chong et al.22は、正常、初期MF/CTCL、および後期MF/CTCL患者のPBMCにおけるPMA/A23187抗体間のサイトカイン遺伝子の活性化を抗CD3抗体および抗CD28抗体と比較した。彼らは、PMA/A23187が抗CD3/CD28刺激と比較してIL-2遺伝子のより迅速かつ激しい活性化を引き起こしたことを報告した。さらに、抗CD3/CD28抗体による活性化速度論の遅さは、刺激に必要な架橋および膜シグナル伝達によるものである可能性があることが示された。さらに、研究した異なる細胞集団におけるサイトカインの発現の傾向をPMA/A23187で保存した。我々は遺伝子発現活性化に興味を持っているので、化学的刺激は広範な活性化剤として作用し、抗原特異的刺激と比較してより一貫しているため、理想的なアプローチである。CD3/CD28ライゲーションは、膜ベースのシグナル伝達において重要な経路を調査するのに理想的です。さらに、化学的活性化は安価であり、特別な装置を必要としない。現在の研究では、PMA + A23187はNDではサイトカイン遺伝子を有意に活性化したが、SS T細胞では活性化しておらず、SS T細胞はTCRの下流に機能不全を有することを示唆している。
要約すると、このプロトコールは、貴重な患者由来の血液由来の表現型的に純粋なT細胞、および機能的遺伝子発現におけるゲノムワイドな変化を評価するための方法を提供する。我々は、正常なCD45RO+ T細胞と比較したSS T細胞のトランスクリプトームプロファイリングが、CTCL患者の新鮮なヒトT細胞における遺伝子活性化の重大な違いを明らかにすることを実証する。これらの研究は、CTCLにおける新規マーカーを標的とした診断バイオマーカーおよび治療戦略の開発に役立つであろう。さらに、初代ヒトT細胞を研究する際のこの戦略およびプロトコールは、他のT細胞媒介性疾患の研究に適応する上で価値がある可能性がある。
The authors have nothing to disclose.
私たちの研究に参加してくださった患者さんやボランティアの方々に感謝いたします。
1.5 ml microcentrifuge tubes | Fisher Scientific | 02-681-320 | |
10 ml Disposable Plastic Pipette | Thermo Scientific | 170356 | |
1000 ul Pipet tips | VWR | 10017-038 | |
15 ml Conical Tubes | Corning | 352196 | |
25 ml Disposable Plastic Pipette | Thermo Scientific | 170357 | |
5 ml Disposable Plastic Pipette | Thermo Scientific | 170355 | |
50 ml Conical Tubes | Thermo Scientific | 339652 | |
A23187 ionophore | Fisher Scientific | BP595 | |
Centrifuge | Thermo Scientific | 75004381 | |
DMSO | Sigma | D2650-5x5ml | |
EasySep Human Memory CD4+ T cell Enrichment Kit | StemCell | 19157 | |
FBS | GIBCO | 16140-071 | |
HBSS | GIBCO | 14185-052 | |
HEPES | Fisher Bioreagents | BP310-500 | |
KHCO3 | Fisher Bioreagents | P184-500 | |
Lymphocyte Separation Medium | Corning | 25-072-CV | |
Na2EDTA | ACROS | 10378-23-1 | |
NaHCO3 | Fisher Bioreagents | S233-500 | |
NH4Cl | Fisher Bioreagents | A661-500 | |
Penicillin-streptomycin solution | GIBCO | 15140122 | |
phorbol12-myristate13-acetate (PMA) | Sigma | P-8139 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-1000XLS+ | RAININ | 17014382 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-10XLS+ | RAININ | 17014388 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-200XLS+ | RAININ | 17014391 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-20XLS+ | RAININ | 17014392 | |
RNA Clean & Concentrator-5 | Zymo Research | R1013 | |
Rneasy Plus Mini Kit | Qiagen | 74136 | |
RPMI 1640 | GIBCO | 31800-022 | |
T-25 Flask | Thermo Scientific | 2024-10 |