Cytometry זרימה יכול להיות מנוצל כדי להעריך את מצב הכרומטין בתוך תאי T. פרוטוקול זה מאפשר למדענים להבין את העדות של decondensation הכרומטין במהלך הפעלת תא T הפגינה על ידי עלייה בעוצמת הפריחה הממוצעת (MFI) של נוגדני היסטון H3 ניאון
במהלך תגובה חיסונית תקינה, תאי T שקטים להיות מופעלים בהצגת אנטיגן לקולטן תא T אנטיגן הספציפי שלהם. זה מוביל לשגשוג משובט של רק אלה תאי T הנושאים קולט שמזהה את האנטיגן. decondensation הכרומטין הוא סימן היכר של הפעלת תא T, ודורש לתאי T לרכוש את היכולת להתרבות לאחר האירוסין אנטיגן. שינוי בעיבוי הכרומטין זה ניתן להבחין באמצעות נוגדנים שהועלו נגד חלבוני היסטון. נוגדנים אלה לא יכולים להיקשר לאפיטופים בתאי T נאיביים, כמו גם שהם יכולים בתאי T מופעלים. אנו מתארים כיצד להכתים בו זמנית סמני T תא ספציפי משטח, כדאיות מסלול עם כתם תאים מת ניתן לתקן, ולמדוד מצב הכרומטין באמצעות צביעה תאית של חלבוני היסטון H3. תאים ויטראז מנותחים על ידי cytometry זרימה ומעמד עיבוי הכרומטין נמדד כעוצמת הקרינה הממוצעת (MFI) של כתם היסטון H3. Chromatבdecondensation במהלך הפעלת תא T בא לידי ביטוי בגידול בMFI
Cytometry זרימה היא טכנולוגיה מבוססת לייזר שפותחה עבור הניתוח של פרמטרים פיזיים וניאון מרובים באוכלוסיות תאים. טכנולוגיה זו פועלת כתאים תלויים בזרם של מפגש נוזל לייזר, סמני ניאון מרגשים על או בתוך התאים. סמנים אלה ולאחר מכן פולטים אור שהוא זוהה ולכמת ידי צינורות מכפיל. בעוד cytometry הזרימה באופן מסורתי משמש לזיהוי אוכלוסיות של תאים, זה הוכיח להיות טכנולוגיה שימושית כאשר לומד מערך של מאפייני תא כוללים שלמות תא קרום, אינטראקציות חלבון-חלבון וסחר חלבון 1-3. פיתחנו פרוטוקול המאפשר טכנולוגיה זו כדי לשמש כדי לזהות המצב של הכרומטין בתאי T כפי שהם מופעלים במבחנה 4. גם אנחנו השתמשנו בפרוטוקול זה כדי לחקור את המנגנון של decondensation הכרומטין מושרה הפעלת תאי טי 5.
activatio תא Tn ושגשוג הם קריטיים לתגובה חיסונית תקינה. תאי T, תת-קבוצה מסוימת של לימפוציטים במערכת החיסונית, הנדרשים לתגובה חיסונית תקינה והפיתוח של זיכרון חיסוני. הפעלה היא יזם כאשר אנטיגן מוצג בהקשר של מתחם התאימות העיקרי לקולט תא T (TCR) ממוקם על פני השטח תאיים של תאי T שקטים (שנסקרו ב6). זה מעורר שורה של אירועים מולקולריים דינמיים והורה מאוד בתוך תאי T שיגיעו לשיא בעלייה בCa 2 + ריכוז תאיים 7 וטרנסלוקציה הגרעינית של גורמי שעתוק הנדרשים להפעלה (שנסקרה ב8-10). ברגע שהופעלו, תאי T להשיג את היכולת להגיב לאינטרלויקין -2 (IL-2), גורם גדילה חזק שמנצל את JAK (יאנוס קינאז) / STAT (איתותים מתמר וActivator של תמלול) מסלול לנהוג התפשטות משובט של T מופעל תאים 11. בקצרה, IL-2 גירויתוצאות בזירחון של חלבוני STAT, משפחה של גורמי שעתוק cytosolic סמויים. ברגע שפוספורילציה, חלבוני STAT dimerize, translocate לגרעין ולנהוג ביטוי של גנים כולל אלו מעורבים בהתקדמות מחזור התא. בתאי T, IL-2 אותות באמצעות STAT5, אשר נדרש להתפשטות תאי T 12,13.
על מנת להשיג התרחבות משובט של תאי T מופעלים, אלה תאים שלא חוו אירוסין אנטיגן-TCR (תאי T נאיביים), חייבים להיות מנגנון להתעלם מההשפעות החזקות של IL-2. זו מושגת באמצעות הסדרת מעמד הכרומטין. תאי T נאיביים להחזיק הכרומטין תמצית האוסר אירוסין STAT5-DNA בתגובה לIL-2 גירוי. עם ההפעלה, decondenses הכרומטין וSTAT5 יכולים לגשת ליזמים של גני המטרה, המאפשרים ריבוי משובט 4. מעניין לציין, שינוי זה במעמד הכרומטין אינו תלוי בשינוי אפיגנטיים של protei היסטוןNS (לסקירה, ראה 14) כפי שאנו לא הבחנו בשינוי עולמי בשינוי היסטון במהלך הפעלת תא T 4.
בעת ביצוע מחקרים אלה, גילו שהנוגדנים שהועלו נגד חלבוני היסטון גם התקשו הגישה epitopes בתאים נאיביים, אבל זה על הפעלה בקלות רבה יותר יכול לקשור epitopes 4. לפיכך, נוגדנים מחייבים ההיסטונים משמש כקריאת נתונים למצב עיבוי הכרומטין. כאן אנו מציגים את השיטה לשימוש cytometry זרימה לזהות נוגדני היסטון H3 מצומדות fluorescently כדי להעריך את מצב הכרומטין בתאי T. עיבוי הכרומטין באוכלוסייה של תאים נמדד כעוצמת הפריחה הממוצעת (MFI) של מכתים היסטון H3. בהקשר של הפעלת תא T, MFI של עליות צביעת היסטון H3, המסמלת את decondensation של הכרומטין. בנוסף למדידת מצב הכרומטין באמצעות הכתמת היסטון H3 תאית, פרוטוקול זה גם incorporaTES המשטח מכתים וכתם ניתן לתקן לתאים חיים, המאפשר ניתוח של תת-אוכלוסיות של תאים.
פיתחנו פרוטוקול המאפשר להערכת עיבוי הכרומטין בתאי T. היא מסתמכת על התצפית הפשוטה שנוגדני היסטון H3 לא יכולים לגשת epitopes בקלות בתאים נאיביים, אבל על הפעלת תאי T, אותו נוגדנים אלה יכולים להיקשר לאפיטופים. על ידי השוואת צביעת MFI של היסטון H3 בין קבוצות טיפול, קרוב המשפחה מהדרגה של עיבוי או decondensation ניתן לקבוע. אנחנו השתמשנו בפרוטוקול זה כדי לקבוע את מצב עיבוי יחסי בפיתוח thymocyte ובמהלך הפעלת תא T 4. גם אנחנו השתמשנו בפרוטוקול זה כדי לחקור את המנגנונים ששולטים בתהליך decondensation 5.
פרוטוקול זה מסתמך על השימוש בנוגדן היסטון H3 כדי לזהות מצב עיבוי הכרומטין. מכיוון שאין שינוי הגלובלי בשינוי היסטון במהלך הפעלת תא T 4, אנו יכולים להשתמש בנוגדן H3K4me1 להעריך הכרומטיןמעמד בפרוטוקול זה. השתמשנו נוגדנים שהועלו נגד ללא שינוי היסטון H3; עם זאת, את האות מיוצרת הייתה כללית הרבה יותר חלשה. מניסיוננו, נוגדנים שהועלו נגד היסטון H3 שונה לעבוד טוב יותר בimmunofluorescence וcytometry זרימת מבחני, ואילו נוגדנים נגד ללא שינוי היסטון H3 לעבוד טוב יותר בכתם מערבי. יש לציין שזה גם אפשרי להשתמש נוגדנים שהועלו נגד חלבוני היסטון אחרים, למרות שיש לנו לא ניסינו את זה.
צעדי הנוגדן פרם / הבלוק והיסטון H3 הם השלבים הקריטיים ביותר בפרוטוקול. הסכום של פתרון פרם / בלוק משמש צריך להיות מותאם בכל פעם פתרון פר המניה עשוי. ניתן לעשות זאת על ידי השוואת הביצועים של דילולים שונים של פתרון מניות. ניסוי טיפוסי כרוך השוואת מעמד הכרומטין בתאי T נאיביים לאלה הופעלו במשך 3 שעות (איור 4). יש לבחור הדילול שמייצר את השינוי הגדול ביותר בMFI מעלתקופת הזמן ניתחה. פתרון המניות יכול להיות מדולל ב 2% PBS + כדי להקטין את כוח הפר / חסום על ידי resuspending הראשון תאים בככל 100 מיליליטר PBS + 2% לאחר שלב 3.4 ולאחר מכן להוסיף את פרם / חסום בשלב 3.5. יש להשתמש בניסוי פיילוט דומה כדי לבדוק דילולים שונים של נוגדן היסטון H3 fluorescently מצומדות בכל פעם קבוצה חדשה של נוגדן שכותרתו. צעדים אלה הם קריטיים במיוחד לזיהוי מוצלח של הבדלי עיבוי מוקדם בהפעלת תא T (למשל, בתוך 3 שעות של הפעלה). מדי פעם, יש תאים שלא מקבלים permeabilized וכך לא יהיה כתם עם נוגדני היסטון H3. זה יכול לקרות אם התאים אינם resuspended גם בעת הוספה פרם / חסום או אם הפר / הבלוק הוא לא מספיק חזק. תאים אלה יופיעו כאירועים נלחצו הציר כאשר חזותי היסטוגרמה של מכתים היסטון H3. מאז אירועים אלה להטות את MFI הכולל, ניתן להשמיט את האירועים הללו מניתוח על ידי gatinז ההתפלגות הנורמלית של תאים חיוביים היסטון H3. ניתן למצוא סיוע נוסף במדריך לאיתור תקלות (הטבלה 1).
הכללת כתם תאים מת ניתן לתקן מאפשרת ההערכה של כדאיות תא בassay. זה קריטי לחלוטין כאשר המניפולציה הפעלת תא T כי גירויים מסוימים יכולים לגרום למוות של תאים. במקרה כזה, נוגדני היסטון H3 יכולים להיקשר ההיסטונים בתאים מתים באופן שונה מאשר בתאים חיים, שמוביל לפירוש לא נכון של התוצאות.
פרוטוקול זה מיועד לשימוש בפורמט צלחת 96-היטב, המאפשר ניתוח תפוקה גבוה של מצב הכרומטין. טחול מעכבר נקבת 6-8 שבוע ישן בדרך כלל יניב 60-90 מיליון תאים באמצעות הפרוטוקול. מאז הפרוטוקול מכתים דורש 2 מיליון תאים לדגימה, אפשר בקלות assay קבוצות מרובות טיפול ונקודות זמן בשלושה עותקים עם טחול בודד על צלחת 96-היטב יחידה. אפשר עמ 'erform הפרוטוקול עם פחות תאים לדגימה; עם זאת, בשל מספר צעדי צנטריפוגה וההפסד הגלום של תאים בכל אחת מהפעולות הבאות, זה לא מומלץ להפחית את מספר התאים בהרבה. יש לנו הושלם בהצלחה הפרוטוקול עם 1 מיליון תאים לדגימה.
אנחנו השתמשנו בפרוטוקול זה כדי לבחון את מעמד הכרומטין בתאי עוזר CD4 + T ותאי T ציטוטוקסי CD8 +. זה מתאפשר כי הפרוטוקול כולל צביעת משטח סטנדרטית. הפרוטוקול יכול בקלות להיות מותאם לבחינה של הכרומטין בתת אוכלוסיות לימפוציטים אחרות באמצעות נוגדנים כנגד סמני משטח אוכלוסייה ספציפית. פרוטוקול זה יכול גם בקלות להיות מותאם לסוגי תאים אחרים, כל עוד נוגדני הכרת סמני משטח רלוונטיים הם ידועים תנאי הקיבעון / permeabilization זמינות ונכון.
The authors have nothing to disclose.
פרויקט זה נתמך על ידי מענקים מהמוסד הלאומי לבריאות (5 P20 RR016461 ו -8 P20 GM103499), הקרן הלאומית למדע (EPS-0,903,795). תמיכה נוספת מסופקת על ידי המחקר ומקצועי הצמיחה של אוניברסיטת פורמן ופרסים יתרון פורמן.
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 |