クローン拡張は、抗原特異的T細胞応答の重要な特徴である。しかし、抗原応答性T細胞の細胞周期は、技術的な制限もあって、十分に調査されていない。ワクチン接種マウスの脾臓およびリンパ節におけるクローン膨張性抗原特異的CD8 T細胞を分析するフローサイトメトリック法について述べた。
生体内の抗原特異的T細胞の細胞周期は、いくつかの方法を用いて調べられており、そのすべてがいくつかの制限を有する。ブロモデオキシウリジン(BrdU)は、S相中または最近完了した細胞をマークし、カルボキシフルオレセイン・スクシニミジルエステル(CFSE)は分裂後に娘細胞を検出する。しかし、これらの色素は分析時の細胞周期段階の同定を認めておらず。別のアプローチは、Ki67を利用することです, 静止期G0を除く細胞周期のすべての段階で細胞によって高度に発現しているマーカー.残念ながら、Ki67は、有糸分裂にコミットしているS相の細胞を、この段階に残ることができるG1の細胞から分離したり、サイクリングに進んだり、G0に移行したりしないため、さらなる分化は許されない。
ここでは、マウス二次リンパ器官における異なる細胞周期期におけるT細胞の「スナップショット」を捕捉するためのフローサイトメトリック法について述べた。この方法は、Ki67とDNA染色を主要組織適合性複合体(MHC)ペプチドマルチマー染色および革新的な格子戦略と組み合わせたものです。 ヒト免疫不全ウイルス(HIV)-1のモデル抗原ギャグを運ぶウイルスベクターを用いたワクチン接種後、マウスの脾臓およびリンパ節のG1およびS-G2/M相の抗原特異的CD8 T細胞の区別に成功した。
この方法の重要なステップは、DNA色素の選択と、アッセイ感度を高め、現在の分析基準で見逃されたであろう高度に活性化/増殖する抗原特異的T細胞を含む格言戦略であった。DNA染料であるHoechst 33342は、膜と細胞内染色を維持しながら、G0/G1およびG2/M DNAピークの高品質な差別を得ることを可能にしました。この方法は、生体内でのT細胞応答に関する知識を高め、免疫モニタリング分析を改善する大きな可能性を秘めています。
ナイーブT細胞は、抗原プライミング時にクローン拡張と分化を受ける。分化されたT細胞は、抗原クリアランスや抗原特異的記憶の維持に不可欠なエフェクター機能を示し、これは長期的な保護の鍵となります。一次応答の最初のステップの間に、リンパ管内の特殊なニッチ内の抗原提示細胞(APC)とのナイーブT細胞相互作用は、クローン拡張フェーズ1、2、3を特徴付ける巨大なT細胞増殖を誘導するために重要である。T細胞-APC相互作用は、抗原の濃度および持続性によって細かく調節され、共刺激シグナル、および可溶性因子(サイトカインおよびケモカイン)がT細胞クローンの子孫4、5、6、7の量および質に影響を及ぼす。
T細胞クローナル拡張の鋭意研究にもかかわらず、抗原プライミングT細胞が抗原認識部位で細胞周期全体を完了するのか、細胞周期進行中に他の器官に移行するのかはまだ分かっていない。この知識の欠如は、細胞周期解析に利用できるツールの特性によるものです。これらには、核マーカーに特異的なモノクローナル抗体(mAbs)、Ki67、および細胞周期のS相を受けた細胞(例えばブロモデオキシウリジン(BrdU)))を識別するか、または娘細胞とその祖先(例えば、カルボキシフルオレセイン・スハクニミドリルエステル)を区別する細胞色素が含まれる。
しかし、CFSEやBrdUなどの細胞標識色素は、特定の器官に見つかった細胞が局所的に増殖するか、またはむしろ第8部、9の後にこの部位に移動したのかについて決定を許さない。また、核内タンパク質であるKi67は、G0(Ki67陰性細胞)の細胞を他の細胞周期期(Ki67陽性細胞)の細胞としか区別できない。したがって、Ki67解析では、活性増殖中の細胞(すなわち、S、G2、M)をG1内の細胞と区別せず、G1内で素早く分裂するか、またはG1に長期間滞在するか、静止10、11に戻る。
ここでは、ワクチン接種マウスの脾臓およびリンパ節(LNs)からの抗原特異的CD8 T細胞12の細胞周期解析のための新しいフローサイトメトリック法について説明する(図1)。この方法は、マウス骨髄(BM)造血細胞13,14の細胞周期を解析するために以前に使用されたKi67とDNA染色の組み合わせを利用する。ここでは、KI67とDNA染色を、最近発表された革新的な格言戦略12と共に、CD8 T細胞クローン拡張の分析にうまく適用しました。G0、G1、S-G2/M相では抗原特異的CD8 T細胞を明確に区別することができた。
T細胞クローン拡張は集中的に研究されているが、いくつかの側面は未知のままであるが、主にそれを調査するために利用可能なツールは少なく、独自の欠点を有する。この観点から、マウスモデルでワクチン接種後早起き早期に抗原特異的CD8T細胞の細胞周期を解析する高感度フローサイトメトリック法を設定した。このプロトコルは、Ki67とDNA染色の組み合わせに基づいており、以前はマウス13,14におけるBM造血細胞の細胞周期を解析するために使用された。このプロトコルを抗原特異的CD8 T細胞に適応させるためには、DNA染料の選択、異なるサンプル間で同等のDNA染色を得るための適切な条件、データ分析のための格言戦略など、いくつかの重要な問題を考慮する必要がありました。
多くの色素は、DNA染色のために利用可能です, ヨウ化プロピジウムと7-アミノアクチノマイシンDを含む;Hoechstを選んだのは、膜染色とKi67染色に必要な軽度の固定/透過性プロトコルと互換性があったからです。同時に、Hoechstによる染色は、優れた品質のDNAヒストグラムを得ることを可能にし、すなわち、G0/G1およびG2/MDNAピークは、通常他のDNA色素で得られるDNAピークよりも変動係数(CV)がはるかに低かった、例えばDRAQ519。実際、Hoechstは生細胞20でもDNAを染色することができる。
いくつかの戦略は、同じ実験の異なるサンプルでHoechst強度の変動を避けるために使用されました。フローサイトメーターでサンプル集録の直前に、経時の色素強度の低下を最小限に抑えるために、Hoechst染色を行った。多数のサンプルを用いた大きな実験でプロトコルを再現することに興味がある方には、一度に数サンプルのHoechst染色を行うことをお勧めします。もう一つの欠点は、色素とのインキュベーション中に、Hoechstの強度が細胞数によって大きく影響されることです。そのため、DNA染色には、常に同じ数の細胞とサンプル当たりの体積を使用することを強くお勧めします。フローサイトメーターでの取得に多数の細胞が必要な場合は、2つ以上の同一サンプルを調製し、Hoechst染色工程の直前に結合することをお勧めします。
プロトコルの重要なポイントは、データ分析のための格言戦略です。我々は最近、免疫応答の早期にT細胞分析のための新しい戦略を発表し、抗原特異的T細胞12の検出の感度を高めさせた。この戦略を、以下のようにして、ここに示すデータに適用しました。まず、DNA-A/Wプロットで細胞凝集体を除外しました。第二に、死んだ細胞をゲートアウトした後、FSC/SSCプロット(「リラックスゲート」)でかなり大きなリンパ球ゲートを使用しました。この戦略により、高いFSC-AおよびSSC-Aを有するため、現在の格言戦略では通常見逃される高活性抗原特異的CD8T細胞をS-G2/Mに含めることができた。要約すると、データ分析は、活性化/増殖抗原特異的T細胞の感受性検出を得るために不可欠である方法の重要な部分を表す。
この方法は、免疫応答の初期段階で重要なT細胞データが欠落する可能性を防ぎ、T細胞免疫モニタリングのための新しい視点を開きます。将来の改善は、G2とM21の間で分化を可能にするホスホヒストン3の染色を含むかもしれません。現在の制限は、核マーカーKi67の染色には細胞を固定し、透過させなければならないということです。したがって、並べ替えやそれに続く機能解析など、他のタイプの解析にはセルを使用できません。また、Hoechstを含むDNA染料は、通常ゲノムDNA解析を妨げ、この種の評価には適さない。異なる細胞周期相と相関し、生きた細胞に染色できる膜マーカーの同定は、この限界を克服できる。結論として、この方法は、ワクチン接種、感染、免疫媒介性疾患、免疫療法などのいくつかの文脈で活性化/増殖T細胞の評価に大きな可能性を秘めています。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、Ronea、MIURプロジェクト2017K55HLC_006、アソシアツィオーネ・イタリアーノ・リセルカ・スル・カンクロ(AIRC)から5×1000助成金によって支援されました。以下の四トラマーはNIHテトラマー施設を通じて得られた:APC共役H-2K(d)HIVギャグ197-205 AMQMLKETI。
1-200 μL universal fit bulk packed pipet tips | Corning | CLS4866-1000EA | |
2.4G2 anti-FcγR mAb | BD | 553141 | 10 μg/ml final concentration |
5 ml syringe plunger | BD Emerald | 307733 | |
15 ml conical tubes | MercK Millipore | SBHA025SB | |
60 mm TC-treated Cell Culture Dish | Falcon | 353002 | |
70 μm cell strainer | Falcon | 352097 | |
96-well Clear Round Bottom TC-treated Culture Microplate | Falcon | 353077 | |
Anti-Rat/Hamster Ig,k/Negative Control Compensation Particles | BD- Bioscience | 552845 | |
Beta-mercaptoethanol | Sigma | M3148 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma | A07030 | |
BUV805 Rat Anti-Mouse CD8a | BD- Bioscience | 564920 | 4 μg/ml final concentration |
Dulbecco's Phosphate Buffer Saline w/o Calcium w/o Magnesium | Euroclone | ECB4004L | |
Eppendorf Safe-Lock Tubes, 1.5 mL | Eppendorf | 30120159 | |
Ethanol | Sigma | 34852-1L-M | |
Ethylenediaminetetraacetic Acid Disodium Salt solution (EDTA) | Sigma | E7889 | |
Fetal Bovine Serum | Corning | 35-079-CV | |
Filcon, Sterile, Syringe-Type 70 μm | Falcon | 352350 | |
Fixable Viability Dye eFluor 780 | eBioscience | 65-0865-14 | 1:1000 final concentration |
Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set | eBioscience | 00-5523-00 | This Set contains fixation/permeabilization concentrate and diluent, and permeabilization buffer 10x |
H-2k(d) AMQMLKETI allophycocyanin (APC)-labelled tetramer | provided by NIH Tetramer Core Facility | 6 μg/ml final concentration | |
H-2k(d) AMQMLKETI phycoerythrine (PE) labelled pentamer | Proimmune | F176-2A-E – 176 | 10 μL / sample |
Hoechst 33342, Trihydrochloride, Trihydrate – 10 mg/mL Solution in Water | ThermoFisher | H3570 | |
Ki-67 Monoclonal Antibody (SolA15), FITC | eBioscience | 11-5698-82 | 5 μg/ml final concentration |
L-Glutamine 100X (200 mM) | Euroclone | ECB3000D | |
Millex-HA Filters 0,45 µm | BD | 340606 | |
Penicillin/Streptomycin 100X | Euroclone | ECB3001D | |
PE/Cyanine7 anti-mouse CD62L Antibody | Biolegend | 104418 | 0.2 μg/ml final concentration |
PerCP-Cy™5.5 Hamster Anti-Mouse CD3e | BD- Bioscience | 551163 | 4.4 μg/ml final concentration |
Red Blood Cell Lysis Buffer | Sigma | R7757 | |
Round-Bottom Polystyrene Tubes, 5 mL | Falcon | 352058 | |
RPMI 1640 Medium without L-Glutamine with Phenol Red | Euroclone | ECB9006L | |
Software package for analyzing flow cytometry data | FlowJo | v.10 | |
Software for acquisition of samples at flowcytometer | BD FACSDiva | v 6.2 | |
Trypan Blue Solution | Euroclone | ECM0990D |