La cytométrie en flux peut être utilisé pour évaluer l'état de la chromatine dans les cellules T. Ce protocole permet d'interpréter des preuves scientifiques de décondensation de la chromatine au cours de l'activation des cellules T démontrée par une augmentation de l'intensité de fluorescence moyenne (MFI) de l'histone H3 anticorps fluorescents
Au cours d'une réponse immunitaire appropriée, les cellules T quiescentes sont activées lors de la présentation des antigènes à leur récepteur des cellules T spécifique d'un antigène. Cela conduit à une prolifération clonale de ces cellules T seules qui portent un récepteur qui reconnaît l'antigène. Décondensation de la chromatine est une caractéristique de l'activation des cellules T et est nécessaire pour les cellules T d'acquérir la capacité à proliférer après l'engagement de l'antigène. Ce changement de condensation de la chromatine peut être détectée en utilisant des anticorps dirigés contre des protéines histones. Ces anticorps ne peuvent pas se lier à leurs épitopes dans des cellules T naïves ainsi comme ils peuvent dans les cellules T activées. Nous décrivons comment tache simultanément des marqueurs de surface spécifiques des cellules T, avec une piste viabilité morts tache cellulaire réparable, et de mesurer l'état de la chromatine par coloration intracellulaire des protéines histone H3. Les cellules colorées sont analysées par cytométrie en flux et l'état de condensation de la chromatine est mesurée en tant que l'intensité de fluorescence moyenne (MFI) de la tache Histone H3. Chromaten cours de décondensation activation des cellules T comme le montre une augmentation du MFI
La cytométrie en flux est une technologie à base de laser mis au point pour l'analyse de plusieurs paramètres physiques et fluorescents dans des populations de cellules. Cette technologie fonctionne en tant que cellules en suspension dans un courant de fluide rencontre un laser, des marqueurs fluorescents intéressants sur ou à l'intérieur des cellules. Ces marqueurs puis émettent de la lumière qui est détectée et quantifiée par des tubes photomultiplicateurs. Bien que la cytométrie en flux a été utilisée traditionnellement pour identifier les populations de cellules, il est avéré être une technologie utile lorsque l'on étudie une gamme de propriétés de cellule, y compris l'intégrité de la membrane cellulaire, interactions protéine-protéine et protéine trafic 3/1. Nous avons mis au point un protocole qui permet à cette technologie à être utilisé pour détecter l'état de la chromatine dans les cellules T sont activées en tant in vitro 4. Nous avons également utilisé ce protocole pour étudier le mécanisme d'activation induite-décondensation de chromatine des cellules T 5.
T activatio cellulairen et la prolifération sont essentiels pour une réponse immunitaire appropriée. Lymphocytes T, un sous-ensemble spécifique des lymphocytes du système immunitaire, sont nécessaires pour des réponses immunitaires appropriées et le développement de la mémoire immunologique. L'activation est déclenchée lorsqu'un antigène est présenté dans le contexte du complexe majeur d'compatibilité pour le récepteur des cellules T (TCR) situé sur la surface extracellulaire des cellules T quiescentes (revue dans 6). Ceci déclenche une série d'événements moléculaires dynamiques et hautement ordonnées au sein de cellules T qui aboutissent à une augmentation de la concentration intracellulaire de Ca2 + 7 et la translocation nucléaire de facteurs de transcription requis pour l'activation (revue dans 10/08). Une fois activées, les cellules T acquièrent la capacité de répondre à l'interleukine-2 (IL-2), un facteur de croissance puissant qui utilise la JAK (Janus Kinase) / STAT (Signal Transducer et activateur de la transcription) voie pour entraîner la prolifération clonale de T activée, 11 cellules. En bref, la stimulation d'IL-2se traduit par la phosphorylation de protéines STAT, une famille de facteurs de transcription cytosoliques latente. Une fois phosphorylé, protéines STAT dimérisent, une translocation vers le noyau et commander l'expression de gènes, y compris ceux qui sont impliqués dans la progression du cycle cellulaire. Dans les cellules T, IL-2 par l'intermédiaire de signaux STAT5, qui est nécessaire pour la prolifération des cellules T 12,13.
Afin de parvenir à l'expansion clonale de cellules T activées, les cellules qui ont subi engagement antigène non-TCR (cellules T naïves), doivent avoir un mécanisme pour ignorer les effets puissants de l'IL-2. Ceci est réalisé par l'intermédiaire de la régulation de l'état de la chromatine. Lymphocytes T naïfs possèdent une chromatine condensée qui interdit l'engagement STAT5-ADN en réponse à la stimulation d'IL-2. Lors de l'activation, decondenses chromatine et STAT5 peuvent accéder aux promoteurs de gènes cibles, permettant prolifération clonale 4. Fait intéressant, ce changement de statut de la chromatine ne dépend pas de modification épigénétique de l'histone proteins (pour revue, voir 14) que nous avons observé aucun changement global dans la modification des histones pendant l'activation des cellules T 4.
Alors que de réaliser ces études, nous avons découvert que des anticorps dirigés contre des protéines histones ont également eu des difficultés à accéder à leurs épitopes dans des cellules naïves, mais que lors de l'activation pourrions plus facilement lier leurs épitopes 4. Ainsi, la liaison à l'anticorps histones sert une lecture pour le statut de condensation de la chromatine. Nous présentons ici la méthode à utiliser la cytométrie en flux pour détecter les anticorps histone H3 fluorescence conjugués afin d'évaluer l'état de la chromatine dans les cellules T. Condensation de la chromatine dans une population de cellules est mesurée par l'intensité de fluorescence moyenne (MFI) de l'histone H3 coloration. Dans le cadre de l'activation des cellules T, le MFI de l'histone H3 coloration augmente, signifiant la décondensation de chromatine. En plus de mesurer l'état de la chromatine par coloration intracellulaire histone H3, ce protocole INCORPORA aussiTES surface coloration et une tache réparable pour les cellules vivantes, permettant l'analyse des sous-populations de cellules.
Nous avons développé un protocole qui permet à l'évaluation de condensation de la chromatine dans les cellules T. Elle repose sur la simple observation que les anticorps histone H3 ne peuvent pas accéder à leurs épitopes facilement dans les cellules naïves, mais lors de l'activation des lymphocytes T, ces mêmes anticorps sont capables de se lier à leurs épitopes. En comparant la coloration MFI de l'histone H3 entre les groupes de traitement, le degré relatif de condensation ou décondensation peut être déterminée. Nous avons utilisé ce protocole pour déterminer l'état de condensation par rapport au cours du développement des thymocytes et pendant l'activation des cellules T 4. Nous avons également utilisé ce protocole pour étudier les mécanismes qui contrôlent le processus de décondensation 5.
Ce protocole repose sur l'utilisation d'un anticorps Histone H3 de détecter l'état de condensation de la chromatine. Comme il n'y a pas de changement global dans la modification des histones pendant l'activation des cellules T 4, nous sommes en mesure d'utiliser un anticorps H3K4me1 pour évaluer la chromatinestatut de ce protocole. Nous avons utilisé des anticorps dirigés contre l'histone H3 non modifié; Cependant, le signal produit était beaucoup plus faible en général. Dans notre expérience, des anticorps dirigés contre Histone H3 modifiée fonctionnent mieux en immunofluorescence et la cytométrie de flux essais, tandis que les anticorps contre l'histone H3 non modifié fonctionnent mieux dans Western blot. Il est à noter qu'il est également possible d'utiliser des anticorps dirigés contre d'autres protéines d'histone, mais on n'a pas tenté.
Les étapes d'anticorps Perm / bloc et l'histone H3 sont les étapes les plus critiques dans le protocole. La quantité de solution Perm / Bloquer utilisé doit être optimisée à chaque fois la solution mère de Perm est faite. Cela peut être fait en comparant les performances des différentes dilutions de solution de stock. Une expérience typique consiste à comparer l'état de la chromatine dans les cellules T naïves à celles activées pendant 3 heures (Figure 4). On doit choisir la dilution qui produit le plus grand changement dans IMF plusla période de temps analysée. La solution stock peut être dilué dans PBS + 2% pour diminuer Perm / Bloquer force en première remise en suspension des cellules dans la mesure où 100 ml de PBS + 2% après l'étape 3.4 puis en ajoutant le Perm / Bloquer à l'étape 3.5. Une expérience pilote similaire devrait être utilisé pour tester différentes dilutions de l'anticorps conjugué fluorescence histone H3 à chaque fois qu'un nouveau lot d'anticorps est marqué. Ces mesures sont particulièrement critiques pour la réussite de la détection des différences de condensation au début de l'activation des cellules T (par exemple, moins de 3 h d'activation). Parfois, il ya des cellules qui ne reçoivent pas perméabilisée et donc ne tache pas avec l'anticorps histone H3. Cela peut arriver si les cellules ne sont pas bien remis en suspension lors de l'ajout de Perm / Bloquer ou si le Perm / Bloc est pas assez fort. Ces cellules apparaissent comme des événements pressées contre l'axe lors de la visualisation d'un histogramme de l'histone H3 coloration. Depuis ces événements va fausser les IMF générale, ces événements peuvent être exclues de l'analyse par Gating la distribution normale des cellules positives à l'histone H3. Une aide supplémentaire peut être trouvée dans le Guide de dépannage (tableau 1).
L'inclusion d'une mort cellulaire tache fixable permet pour l'évaluation de la viabilité des cellules dans le dosage. Ceci est absolument essentiel lors de la manipulation activation des cellules T car certains stimuli peuvent induire la mort cellulaire. Dans un tel cas, l'anticorps peut se lier histone H3 histones dans les cellules mortes différemment que les cellules vivantes, conduisant à une mauvaise interprétation des résultats.
Ce protocole est conçu pour une utilisation en format plaque de 96 puits, permettant une analyse à haut débit de l'état de la chromatine. Une rate d'un vieux 6-8 semaines souris femelle donne habituellement entre 60 à 90.000.000 cellules en utilisant le protocole. Depuis le protocole de coloration nécessite 2 millions de cellules par échantillon, on peut facilement doser plusieurs groupes de traitement et des points de temps en triple exemplaire, avec une seule rate sur une plaque de 96 puits unique. Il est possible de pperformance des services de protocole avec moins de cellules par échantillon; Toutefois, en raison du nombre d'étapes de centrifugation et la perte inhérente de cellules à chacune de ces étapes, il est déconseillé de réduire le nombre de cellules par beaucoup. Nous avons complété avec succès le protocole avec 1 million de cellules par échantillon.
Nous avons utilisé ce protocole pour examiner l'état de la chromatine dans les cellules T helper CD4 + et CD8 + T cytotoxiques. Ceci est rendu possible parce que le protocole comprend une coloration de surface standard. Le protocole peut être facilement adapté à l'examen de la chromatine dans d'autres sous-populations lymphocytaires contre en utilisant des anticorps marqueurs de surface spécifiques aux populations. Ce protocole pourrait aussi facilement être adapté à d'autres types de cellules tant que des anticorps reconnaissant des marqueurs de surface pertinents sont les conditions de fixation / perméabilisation disponibles et appropriées sont connus.
The authors have nothing to disclose.
Ce projet a été soutenu par des subventions des Instituts nationaux de la santé (5 P20 RR016461 et 8 P20 GM103499), la National Science Foundation (EPS-0903795). Un soutien supplémentaire fournie par la recherche et la croissance professionnelle de l'Université Furman et récompenses Furman Advantage.
100mm tissue culture dish | BD Biosciences | 353003 | |
Precleaned frosted microscope slides | Fisher Scientific | 12-550-343 | |
Sterile cell strainer, 70mm nylon mesh | Fisher Scientific | 22363548 | |
3mL syringe, Luer-Lok tip | BD | 309585 | |
Falcon 50mL polypropylene conical tube | Corning | 352098 | |
LIVE/DEAD fixable red dead cell stain kit | Life Technologies | L23102 | Life Technologies sells versions of this kit with different colors |
Fc Block | BD Biosciences | 553142 | |
16% paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | |
Normal rabbit serum | Sigma-Aldrich | R9133 | |
Anti-H3K4me1 antibody | Abcam | ab8895 | |
R-Phycoerythrin conjugation kit | Abcam | ab102919 | Alternatively, the LYNX rapid RPE kit from AbD Serotec can be used |